MembraneLAB – Entwicklung und Charakterisierung von Membranen für die Energie- und Umwelttechnik

Ziel des Projekts:

Selektive und hochpermeable Membranen werden bei der Bewältigung der Energiewende und des Klimaschutzes eine herausragende Rolle spielen. Die ProcessNet-Fachgruppe Membrantechnik und die Deutsche Gesellschaft für Membrantechnik haben 2022 ein Positionspapier »Membranen für die Trenntechnik – Anwendungspotenziale für Deutschland« veröffentlicht. Darin wird die Bedeutung der Membranen als energieeffizientestes Trennverfahren insbesondere für die Konditionierung von Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid ausführlich beschrieben. Darüber hinaus wird der F&E-Bedarf auf den Gebieten der Membransynthese und -modifizierung sowie der Membrancharakterisierung und Prozessentwicklung dargestellt.

Das vorliegende Projekt knüpft daran an. Ziel ist die Entwicklung und Charakterisierung stabiler, hochselektiver und hochpermeabler Membranen für die Energie- und Umwelttechnik. Dazu zählen insbesondere die Trennungen H₂/CH₄, H₂/CO₂, CO₂/CH₄, CO₂/N₂ und C₂H₅OH/H₂O.

Das Fraunhofer IKTS beschäftigt sich seit 30 Jahren mit der Entwicklung anorganischer Membranen und verfügt über eine umfangreiche Ausstattung zur Membransynthese und Membrancharakterisierung insbesondere für meso- und mikroporöse Membranen für die Wasseraufbereitung. Bei nanoporösen Membranen stoßen die Methoden häufig an ihre Grenzen. Im Bereich der Nanopartikelsynthese und -modifizierung aber auch der Partikel- und Membrancharakterisierung hat es in den vergangenen Jahren große Fortschritte gegeben. Diese neuen Geräte sollen im Rahmen des vorliegenden Projektes angeschafft werden. In dem geplanten »MembraneLAB« sollen neueste Technologien zusammengefasst werden, die in einem synergetischen Zusammenspiel von Simulation, 3D-Druck, Oberflächenfunktionalisierung, Analytik und Prüfung zu Hochleistungsmembranen hinsichtlich Trennleistung, Flussraten und Langzeitstabilität führen.