Achtergrond
Onderzoek
Nederland - overzichtMembranen voor |
|
Dr. Amarante Böttger A.J.Bottger@TUDelft.nl
afdeling: Structure and Change in Materials
+31 15 2782243
Productie van zuiver moleculair waterstof is cruciaal voor de realisatie van een op waterstof gebaseerde economie. Het scheiden van waterstof van andere reactieproducten zoals bijvoorbeeld CO2 vereist de ontwikkeling van efficiënte en stabiele membranen. Een nog onopgelost probleem is de onvoldoende zuiverheid van het waterstofgas bij gassscheiding via moleculaire zeven met name bij keramische en koolstofgebaseerde membranen. Dit geldt niet voor metaalmembranen waarmee zeer zuiver waterstof gemaakt kan worden. Voor alle bestaande membranen geldt dat de levensduur in een omgeving van hoge temperatuur en gasatmosfeer te kort is. Experimenteel optimaliseren van metaal legeringen voor waterstofgasscheiding is tijdrovend. De degradatie van het materiaal begint met veranderingen in de structuur op (sub)micronschaal. Hoe dat precies gebeurt is nog onbekend. Computerberekeningen kunnen bij het ontwerpen van nieuwe materialen een uitkomst bieden. Bij de afdeling Materials Science and Engineering (MSE) van de TU Delft wordt gewerkt aan:
Microstructurele veranderingen en stabiliteit van materialen voor waterstoftechnologie
Dr. Amarante J. Böttger A.J.Bottger@tudelft.nl
+31 15 2782243
Kleine microstructurele veranderingen liggen aan de basis van het uiteindelijke falen van materialen voor membranen. Om de levensduur van materialen te vergroten is het noodzakelijk deze veranderingen te voorkomen. Uit de praktijk blijken sommige structuren kwetsbaarder dan andere. Onderzoeken van de mechanismen die ten grondslag liggen aan degradatie en verandering in structuur vereisen nieuwe ideeën voor experimentele analyse. Een veelbelovende route is het onderzoek met geavanceerde diffractietechnieken (röntgen, neutronen) waarbij diffractielijn profielen en spanningen geanalyseerd worden.
Ontwerpen van legeringen
Dr. Amarante J. Böttger A.J.Bottger@tudelft.nl
+31 15 2782243
Dr. Diana E. Nanu D.E.Nanu@tudelft.nl
+31 15 2782264
De uitdaging is om een model te ontwikkelen dat mogelijke structuur (fase)-veranderingen in het metaal kan beschrijven maar ook rekening houdt met mogelijk ordening van waterstofatomen of correlaties tussen posities van atomen in het metaalrooster en de waterstofatomen. Recent zijn we hierin in geslaagd door kwantum-berekeningen (ab initio) en statistische thermodynamica te combineren. Op basis van berekeningen kan dan gekeken worden naar de stabiliteit van fasen als functie van samenstelling en temperatuur. Dit betekent dat naar gelang de procescondities een legering ontworpen kan worden met een bepaalde structuur. Bovendien kan met deze methode ook een schatting gemaakt worden van de volumeveranderingen die gepaard gaan met het vormen van ongewenste hydriden. Dit laatste is uitermate belangrijk omdat scheurvorming in membranen onder andere door zulke volumeveranderingen veroorzaakt wordt.
