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Air separation and selective oxygen pumping via temperature and pressure swing oxygen adsorption using a redox cycle of SrFeO3 perovskite

Bulfin, Brendan und Lapp, Justin und Richter, Sebastian und Guban, Dorottya und Vieten, Josua und Brendelberger, Stefan und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2019) Air separation and selective oxygen pumping via temperature and pressure swing oxygen adsorption using a redox cycle of SrFeO3 perovskite. Chemical Engineering Science, 203, Seiten 68-75. Elsevier. doi: 10.1016/j.ces.2019.03.057. ISSN 0009-2509.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
986kB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250919303306?via%3Dihub

Kurzfassung

The achievement of low oxygen partial pressures is beneficial in a number of applications, including the production of nitrogen for the Habor-Bosch process, one of the largest industrial chemical processes. It has been suggested in the literature that a redox cycle can be utilized for selective oxygen adsorption, with the potential for application in oxygen separation and compression processes. In this work we demonstrate this concept and show the feasibility of using a temperature and pressure swing redox cycle to chemically absorb oxygen gas at a low partial pressure of 10−6 bar. The redox material used was the perovskite oxide SrFeO3, chosen for its relatively low reduction temperature and strong oxygen affinity. The material's intrinsic thermodynamics and low temperature kinetics were both investigated using thermogravimetric analysis. Multiple reduction and oxidation experiments were conducted, with oxidation performed under both synthetic air and inert gas with 1% O2 concentration. The results show successful trials of oxygen removal resulting in inert gasses with ppm level oxygen impurities and no degradation of the material over multiple cycles. Thermodynamic considerations suggest that with further development this technology could offer a very attractive, reversible cycle for the removal of oxygen impurities from gas streams, particularly in combination with conventional pressure swing adsorption.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/131116/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Air separation and selective oxygen pumping via temperature and pressure swing oxygen adsorption using a redox cycle of SrFeO3 perovskite
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bulfin, BrendanETH Zürichhttps://orcid.org/0000-0001-9361-0075NICHT SPEZIFIZIERT
Lapp, JustinJustin.Lapp (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, SebastianSebastian.Richter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guban, Dorottyadorottya.guban (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vieten, JosuaJosua.Vieten (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2060-2039NICHT SPEZIFIZIERT
Brendelberger, StefanStefan.Brendelberger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roeb, MartinMartin.roeb (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9813-5135NICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 August 2019
Erschienen in:Chemical Engineering Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:203
DOI:10.1016/j.ces.2019.03.057
Seitenbereich:Seiten 68-75
Verlag:Elsevier
ISSN:0009-2509
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermochemical redox cycle; Oxygen pump; Gas separation; Nitrogen production
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Solare Brennstoffe
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:22 Nov 2019 15:41
Letzte Änderung:31 Okt 2023 14:02

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