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Perspectives of Suspension Plasma Spraying of Palladium Nanoparticles for Preparation of Thin Palladium Composite Membranes

Boeltken, Tim und Soysal, Dennis und Lee, Seungcheol und Straczewski, Grazyna und Gerhards, Uta und Peifer, Peter und Arnold, Johannes und Dittmeyer, Roland (2014) Perspectives of Suspension Plasma Spraying of Palladium Nanoparticles for Preparation of Thin Palladium Composite Membranes. Journal of Membrane Science, 468, Seiten 233-241. Elsevier. doi: 10.1016/j.memsci.2014.06.003. ISSN 0376-7388.

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2MB

Offizielle URL: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-membrane-science/

Kurzfassung

Suspension plasma spraying (SPS) of Pd nanoparticles was evaluated as a new method for coating of dense Pd films for H2 separation on porous substrates. The substrates were prepared by coating porous sinter metal disks with a porous yttria stabilized zirconia (YSZ) layer acting as a barrier against intermetallic diffusion between the sinter metal and the Pd membrane (diffusion barrier layer, DBL). Before applying the Pd coating, the sinter metal substrates were characterized by N2 permeance measurements. The maximum pore sizes before and after coating of the DBL were determined. For SPS of Pd, particles with diameters in the range between 250 nm and 550 nm were suspended in ethyl cellulose containing diethylene glycol monobutyl ether solution. A wide process parameter field was tested in the SPS. After Pd coating, the membrane morphology was characterized with scanning electron microscopy (SEM) and electron probe microanalysis (EPMA), and the membrane performance was evaluated with N2 and H2 permeation measurements. The thickest Pd layer (9.5 µm) showed an ideal H2/N2 permselectivity of 60 at 350 °C and a H2 permeability of 1.2×10−7exp(−1392/T) mol m−1 s−1 Pa−0.5. Yet rather thick Pd layers of around 10 µm were required to close the pores of the rough YSZ layers, but with further optimizations, SPS appears to be a promising new way for the fabrication of robust Pd coatings on porous substrates. A particular advantage is seen in the very quick deposition.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/90387/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Perspectives of Suspension Plasma Spraying of Palladium Nanoparticles for Preparation of Thin Palladium Composite Membranes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Boeltken, TimIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Soysal, DennisDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, SeungcheolIKFT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Straczewski, GrazynaIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerhards, UtaIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peifer, PeterIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arnold, JohannesDLR-Institut für Technische ThermodynamikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dittmeyer, RolandIMVT, KITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Oktober 2014
Erschienen in:Journal of Membrane Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:468
DOI:10.1016/j.memsci.2014.06.003
Seitenbereich:Seiten 233-241
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Zydney, A.L.Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0376-7388
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Composite palladium membrane; Suspension plasma spraying; Thermal spraying of palladium; Diffusion barrier layer; Hydrogen separation
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Arnold, Dr.-Ing. Johannes
Hinterlegt am:27 Aug 2014 10:46
Letzte Änderung:23 Jul 2022 13:43

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