Kohlenstoffbasierte Membranen

Gruppe

Kohlenstoffmembranen

Thema

Kohlenstoffmembranen auf der Innenseite eines keramischen Al2O3-Trägerrohrs.

Kohlenstoffschicht auf Al2O3-Träger.

Turbostratische Lamellenstruktur der abgeschiedenen Kohlenstoffschichten.

Kohlenstoff stellt auf Grund seiner Schichtstruktur ein hoch interessantes Membranmaterial für die Gastrennung dar. Gleichzeitig ist er bezüglich seiner Temperaturstabilität und chemischen Beständigkeit Polymer­membranen überlegen. Die Gastrennung durch Membranen ist stark von der Materialstruktur, der Porengröße, der Dicke der Membranschicht und der Gasart abhängig. Bei Kohlenstoffmembranen werden daher zwei Arten von Membranen unterschieden, die molekularsiebende Kohlenstoffmembran MSCM und die adsorptionsselektive Kohlenstoffmembran ASCM.

Bei MSCM können die Gasmoleküle durch die Membran permeieren, die kleiner sind als die Porengröße der Membran. Große Moleküle werden vollständig zurückgehalten. Molekularsiebende Kohlenstoffmembranen zeigen sehr hohe Selektivitäten und können z. B. zur selektiven Abtrennung von Wasserstoff aus Erdgas eingesetzt werden.

Adsorptionsselektive Kohlenstoffmembranen besitzen Porengrößen, die die Permeation von Kohlenwasserstoffen ermöglicht. Jede Molekülkomponente besitzt unterschiedliche Adsorptionsverhalten und ver­schiedene Diffusionsgeschwindigkeiten, sodass die Komponente mit der größten Adsorptionsneigung an der Porenoberfläche adsorbiert. Auf Grund eines Konzentrationsgefälles zum Permeat diffundiert diese entlang der Porenwand auf die Permeatseite und desorbiert dort. Im Vergleich zu MSCM findet man bei ASCM in der Regel geringere Selektivitäten, die Permeanzen können dagegen höher ausfallen. ASCM finden z. B. Anwendung in der Biogasaufbereitung zur CO2/CH4-Abtrennung.

 

Leistungsangebot

 

  • Musterfertigung asymmetrisch aufgebauter Kohlenstoffmembranen auf Rohrgeometrien mit einer Länge von bis zu 1,2 m
  • Entwicklung von Kohlenstoffmembranen für kundenspezifische Aufgaben in der Gastrennung, Pervaporation, Dampfpermeation und Flüssigfiltration
  • Membranpräparation auf keramischen Trägern eigener Herstellung sowie auf Kundensubstraten
  • Up-scaling der Membranpräparation bis in den industriellen Maßstab einschließlich Musterfertigung