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Palladium Membrane with High Density of Large-Angle Grain Boundaries to Promote Hydrogen Diffusivity

Hadjixenophontos, Efi und Mahmoudizadeh, Masoud und Rubin, Michael und Ullmer, Dirk und Razmjooei, Fatemeh Sanaz und Hanf, Alexander C. und Brien, Jan und Dittmeyer, Roland und Ansar, Syed Asif (2022) Palladium Membrane with High Density of Large-Angle Grain Boundaries to Promote Hydrogen Diffusivity. Membranes, 617 (12), Seite 617. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/membranes12060617. ISSN 2077-0375.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2077-0375/12/6/617

Kurzfassung

A higher density of large-angle grain boundaries in palladium membranes promotes hydrogen diffusion whereas small-angle grain boundaries suppress it. In this paper, the microstructure formation in 10 µm thick palladium membranes is tuned to achieve a submicronic grain size above 100 nm with a high density of large-angle grain boundaries. Moreover, changes in the grain boundaries’ structure is investigated after exposure to hydrogen at 300 and 500 °C. To attain large-angle grain boundaries in Pd, the coating was performed on yttria-stabilized zirconia/porous Crofer 22 APU substrates (intended for use later in an ultracompact membrane reactor). Two techniques of plasma sprayings were used: suspension plasma spraying using liquid nano-sized powder suspension and vacuum plasma spraying using microsized powder as feedstock. By controlling the process parameters in these two techniques, membranes with a comparable density of large-angle grain boundaries could be developed despite the differences in the fabrication methods and feedstocks. Analyses showed that a randomly oriented submicronic structure could be attained with a very similar grain sizes between 100 and 500 nm which could enhance hydrogen permeation. Exposure to hydrogen for 72 h at high temperatures revealed that the samples maintained their large-angle grain boundaries despite the increase in average grain size to around 536 and 720 nm for vacuum plasma spraying and suspension plasma spraying, respectively.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190128/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Palladium Membrane with High Density of Large-Angle Grain Boundaries to Promote Hydrogen Diffusivity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hadjixenophontos, EfiEfi.Hadjixenophontos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mahmoudizadeh, MasoudIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rubin, MichaelIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ullmer, DirkDirk.Ullmer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Razmjooei, Fatemeh SanazFatemeh.Razmjooei (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hanf, Alexander C.LT GASETECHNIKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brien, JanLT GASETECHNIKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dittmeyer, RolandIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Juni 2022
Erschienen in:Membranes
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:617
DOI:10.3390/membranes12060617
Seitenbereich:Seite 617
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kolev, Spas D.School of Chemistry, The University of Melbourne, MelbourneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2077-0375
Status:veröffentlicht
Stichwörter:palladium membrane; hydrogen separation; suspension plasma spraying; vacuum plasma spraying; yttria-stabilized zirconia; porous Crofer 22 APU substrate
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse, E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik
Hinterlegt von: Ullmer, Dirk
Hinterlegt am:12 Dez 2022 19:34
Letzte Änderung:12 Dez 2022 19:34

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