Konzeption und Konstruktion einer Messzelle zur Ermittlung der Wasserdampfpermeabilität von Membranen

Abstract:
Die Wasserdampfpermeabilität von Membranen ist aus heutiger Sicht für eine Reihe technischer Anwendungen von bedeutendem Interesse (z.B. Wassermanagement in Brennstoffzellen, Klimatechnik, Trocknung von technischen Gasen). Zentrale Fragenstellung in diesem Zusammenhang ist häufig der limitierende Stofftransportwiderstand des Gesamtprozesses. Auf Grund optimierter Materialien und Fertigungstechniken verschiebt sich dieser Widerstand mehr und mehr in die Grenzschicht zwischen Gasphase und Membran. Eine Reduzierung der Grenzschichtdicke kann mittels sogenannter Spacermaterialien erreicht werden, welche beim Überströmen der Membran zeitgleich einen transversalen Stoffstrom zur Membranoberfläche verursachen. Als unmittelbare Folge des Spacereinsatzes ist neben der Intensivierung des Stoffübergangs ein erhöhter Druckverlust im System zu beobachten. Im Rahmen dieser Studienarbeit wird ein Versuchsstand zur experimentellen Bestimmung der Wasserdampfpermeabilität von Membranen konstruiert. Hierzu ist zunächst ein Lastenheft auszuarbeiten, in dem spezielle Anforderungen an den experimentellen Aufbau definiert sind. Anschließend wird unter Zuhilfenahme von Fachliteratur ein geeignetes Lösungskonzept erarbeitet. Zentraler Bestandteil der Betrachtungen ist die Konstruktion und Fertigung einer Einzelmesszelle, die es erlaubt die Permeabilität von Membranen mit und ohne Verwendung von Spacern zu bewerten. Basierend auf entsprechenden Fertigungszeichnungen wird die mechanische Werkstatt der AVT mit der Fertigung eines solchen Moduls beauftragt. Konkrete Empfehlungen hinsichtlich der Inbetriebnahme und Validierung des Messbetriebs runden die Arbeit ab.

Keywords:
Membran, Konstruktion, Messzelle, Spacer