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<div class="csl-entry">Frank, F. (2020). <i>Gas permeance characteristics of microporous polymer-derived ceramics</i> [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2020.61660</div>
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dc.identifier.uri
https://doi.org/10.34726/hss.2020.61660
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dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/20.500.12708/1308
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dc.description
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description.abstract
For the separation of gas mixtures such as syngas produced during the steam reforming of hydrocarbons, the need of novel methods of gas separation for the purification of gases is steadily rising. The importance of pure gases is especially high for uses in fuel cells, as small impurities reduce their efficiency drastically. The simplest theoretical method of separating larger gases from a small gas is size exclusion. It can be performed by using microporous asymmetric membranes with porosity smaller than 1 nm. The goal of this work was the realisation of this concept by applying layers of amorphous SiCN onto tubular supports. Further these membranes were characterised at increased temperatures. The deposition of these layers was performed via dip-coating with polysilazane based pre-ceramic polymers. Hereby the aim was to establish a method that allows the consistent deposition of membrane layers in regard to their thickness and separation properties to maximise the selectivity of these membranes in the future. To form the aforementioned amorphous SiCN layers, the polymer layer was crosslinked in a first step and pyrolysed in a second step. As these polymers are very sensitive to water-containing atmospheres, all steps had to be performed under inert atmospheres. To characterise the layers, a test rig was further assembled to create an environment in which the permeabilities of different gases and gas mixtures can be determined at different temperatures. The integration of the test rig was performed in a LabVIEW automated solution. A method was further developed to guarantee comparable results in the measurements. Difficulties were encountered during the coating of the substrates, as no completely crack-free layers could be obtained. Nevertheless, promising separation properties could be observed for test membranes with low layer thickness to crack width ratio.
en
dc.description.abstract
Um Gasmischungen wie Synthesegas, welches großtechnisch über das Steamreforming von Kohlenwasserstoffen erzeugt wird, effizient zu trennen, wächst der Bedarf an neuen Trennmethoden zur Aufreinigung von Gasen an stetig. Dieser Bedarf an hochreinen Gasen ist besonders bei Brennstoffzellen groß, da bereits kleine Verunreinigungen die Effizienz drastisch reduzieren. Die theoretisch einfachste Methode, kleine Gase von größeren Gasen zu trennen, ist die Verwendung einer Größenausschlussmembran. Praktisch kann das erreicht werden, indem mikroporöse asymmetrische Membranen mit einem Porendurchmesser unter 1 nm eingesetzt werden. Das Ziel der Arbeit war, dieses Konzept zu verwirklichen, indem eine dünne Schicht amorphes SiCN auf tubulare Supports aufgebracht werden sollte und diese dabei entstandenen Schichten bei verschiedenen Temperaturen charakterisiert werden sollten. Die Beschichtungen wurden mittels Dip-Coating in polysilazanbasierten präkeramischen Polymeren durchgeführt. Hier sollte eine Methode entwickelt werden, mit welcher eine reproduzierbare konsistente Beschichtung im Bezug auf Schichtdicke und Trennwirkung erreicht werden sollte, um die Selektivität dieser Membranen in weiterer Folge zu optimieren. Um die zuvor erwähnten amorphen Trennschichten zu erhalten, wurde die an der Oberfläche absorbierte Polymerschicht zunächst quervernetzt und schließlich pyrolysiert. Da die eingesetzten Polymere sehr hydrolyse- und oxidationsaffin sind, mussten alle Schritte unter inerten Bedingungen durchgeführt werden. Um die so erhaltenen Schichten zu charakterisieren, wurde ein Prüfstand entwickelt, um ein System zu schaffen, in welchem die Permeabilitäten beliebiger Gase und Gasmischungen bei verschiedenen Temperaturen gemessen werden können. Der Prüfstand wird über eine LabVIEW integrierte Oberfläche zentral gesteuert und eine Methode entwickelt, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Obwohl bei der Beschichtung der Substrate keine rissfreien Schichten erreicht werden konnten, wurden bei der Messung von Testmembranen mit niedrigem Riss- zu Schichtdickenverhältnis vielversprechende Trenneigenschaften beobachtet.
de
dc.language
English
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dc.language.iso
en
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dc.rights.uri
http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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dc.subject
Keramik
de
dc.subject
Permeabilität
de
dc.subject
Membran
de
dc.subject
Beschichtung
de
dc.subject
Ceramics
en
dc.subject
permeability
en
dc.subject
membrane
en
dc.subject
coating
en
dc.title
Gas permeance characteristics of microporous polymer-derived ceramics
en
dc.title.alternative
Gaspermeanzeigenschaften von mikroporösen polymerabgeleiteten Keramiken
de
dc.type
Thesis
en
dc.type
Hochschulschrift
de
dc.rights.license
In Copyright
en
dc.rights.license
Urheberrechtsschutz
de
dc.identifier.doi
10.34726/hss.2020.61660
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dc.contributor.affiliation
TU Wien, Österreich
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dc.rights.holder
Felix Frank
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dc.publisher.place
Wien
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tuw.version
vor
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tuw.thesisinformation
Technische Universität Wien
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dc.contributor.assistant
Konegger, Thomas
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tuw.publication.orgunit
E164 - Institut für Chemische Technologien und Analytik
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dc.type.qualificationlevel
Diploma
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dc.identifier.libraryid
AC15633153
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dc.description.numberOfPages
93
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dc.identifier.urn
urn:nbn:at:at-ubtuw:1-136773
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dc.thesistype
Diplomarbeit
de
dc.thesistype
Diploma Thesis
en
tuw.author.orcid
0000-0002-7584-5812
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dc.rights.identifier
In Copyright
en
dc.rights.identifier
Urheberrechtsschutz
de
tuw.advisor.staffStatus
staff
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tuw.assistant.staffStatus
staff
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tuw.advisor.orcid
0000-0002-6489-1338
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tuw.assistant.orcid
0000-0002-0454-5062
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item.cerifentitytype
Publications
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item.openaccessfulltext
Open Access
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item.fulltext
with Fulltext
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item.languageiso639-1
en
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open
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item.openairetype
master thesis
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item.openairecristype
http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
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application/pdf
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crisitem.author.dept
E164-02-1 - Forschungsgruppe Prozessanalytik
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crisitem.author.orcid
0000-0002-7584-5812
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crisitem.author.parentorg
E164-02 - Forschungsbereich Umwelt-, Prozessanalytik und Sensoren