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Ceria-based dual-phase membranes for high-temperature Carbon dioxide separation: Effect of iron doping and pore generation with MgO template

  • Dual-phase membranes for high-temperature carbon dioxide Separation have emerged as promising technology to mitigate anthropogenic greenhouse gases emissions, especially as a pre- and post-combustion separation technique in coal burning power plants. To implement These membranes industrially, the carbon dioxide permeability must be improved. In this study, Ce_(0.8) Sm_(0.2) O_(2-d) (SDC) and Ce_(0.8)Sm_(0.19)Fe_(0.01)O_(2-d) (FSDC) ceramic powders were used to form the skeleton in dual-Phase membranes. The use of MgO as an environmentally friendly pore generator allows control over the membrane porosity and microstructure in order to compare the effect of the membrane’s ceramic phase. The ceramic powders and the resulting membranes were characterized using ICP-OES, HSM, gravimetric analysis, SEM/EDX, and XRD, and the carbon dioxide flux density was quantified using a high-temperature membrane permeation setup. The carbon dioxide permeability slightly increases with the addition of ironDual-phase membranes for high-temperature carbon dioxide Separation have emerged as promising technology to mitigate anthropogenic greenhouse gases emissions, especially as a pre- and post-combustion separation technique in coal burning power plants. To implement These membranes industrially, the carbon dioxide permeability must be improved. In this study, Ce_(0.8) Sm_(0.2) O_(2-d) (SDC) and Ce_(0.8)Sm_(0.19)Fe_(0.01)O_(2-d) (FSDC) ceramic powders were used to form the skeleton in dual-Phase membranes. The use of MgO as an environmentally friendly pore generator allows control over the membrane porosity and microstructure in order to compare the effect of the membrane’s ceramic phase. The ceramic powders and the resulting membranes were characterized using ICP-OES, HSM, gravimetric analysis, SEM/EDX, and XRD, and the carbon dioxide flux density was quantified using a high-temperature membrane permeation setup. The carbon dioxide permeability slightly increases with the addition of iron in the FSDC membranes compared to the SDC membranes mainly due to the reported scavenging effect of iron with the siliceous impurities, with an additional potential contribution of an increased crystallite size due to viscous flow sintering. The increased permeability of the FSDC system and the proper microstructure control by MgO can be further extended to optimize carbon dioxide permeability in this membrane system.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:A. Gili, B. Bischoff, U. Simon, Franziska Schmidt, D. Kober, O. Görke, M. Bekheet, A. Gurlo
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Membranes
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Jahrgang/Band:9
Ausgabe/Heft:9
Erste Seite:108, 1
Letzte Seite:15
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:CO2 separation membranes; FSDC; Permeability; SDC; Scavenging effect of iron
Samarium doped ceria
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.3390/membranes9090108
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-488612
ISSN:2077-0375
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:05.09.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:05.09.2019
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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