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Kraftwerke umweltfreundlicher machen: Neue Dämmschichten und Membranen

27.10.2011
RUBIN Werkstoff-Engineering: Doppelt hält besser

Noch ist die Energiewende von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien nicht geschafft. Um CO2 ausstoßende Kraftwerke umweltfreundlicher zu machen, erforschen RUB-Wissenschaftler in Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich neue Werkstoffe. Das Team um Prof. Dr. Detlev Stöver und Prof. Dr. Robert Vaßen entwickelte ein zweischichtiges Dämmsystem, das Bauteile besser als bisher vor extremer Hitze schützt.

So kann man Kraftwerke bei höheren Temperaturen betreiben und dadurch mehr Energie aus den fossilen Brennstoffen gewinnen.

Außerdem arbeiten die Forscher an Membranen, die CO2 vom Rauchgas abtrennen, so dass es klimafreundlich gespeichert werden kann. Darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin der RUB, RUBIN in seiner aktuellen Sonderausgabe Werkstoff-Engineering.

Turbinenschaufeln vor Hitze schützen

Turbinenschaufeln in Kraftwerken mit herkömmlichen Dämmschichten aus Keramik haben eine Lebensdauer von nur zwei bis drei Jahren. Bei Temperaturen von 1200°C wird die Keramik durch Sinterprozesse nach einer Weile steif und platzt ab. Das Team von Prof. Dr. Detlev Stöver und Prof. Dr. Robert Vaßen (RUB-Institut für Werkstoffe und Institut für Energie- und Klimaforschung, Jülich) löste dieses Problem durch ein Doppelschichtsystem. Auf eine Keramikschicht trugen die Forscher eine zweite Schicht aus einer oxydischen Verbindung auf, Pyrochlor genannt. Diese Doppelschicht lässt 100°C weniger Hitze zum Metall durchdringen als einzelne Keramikschichten. Das verlängert die Lebensdauer der Turbinenschaufeln und erlaubt die Steigerung des Wirkungsgrads von Kraftwerken durch höhere Temperaturen.

CO2 abtrennen und speichern

Da auch effizientere Kraftwerke weiterhin CO2 ausstoßen, stellen die Forscher am Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung Membranen her, um das schädliche Gas aus dem Rauchgas abzufangen. Das Team von Dr. Martin Bram, Mitarbeiter des an der RUB etablierten Sonderforschungsbereichs 459, trägt auf eine metallische Trägerschicht mehrere keramische Funktionsschichten auf. Hier können sich CO2-Moleküle anheften und hindurchtreten. Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, die Selektivität der Membranen für CO2 zu verbessern und Anwendungen in größerem Maßstab zu erforschen.

Weitere Themen in RUBIN Werkstoff-Engineering

Im RUBIN Werkstoff-Engineering finden Sie außerdem folgen Themen: Blitzschnell verschleißbeständige Bauteile; Widerstandsfähig gegen Rost und Reibung: Pumpenzentrum kümmert sich um das allgegenwärtige Stiefkind der Forschung; Dem Zufall auf die Sprünge helfen: Entwicklung neuer Werkstoffe durch Hochdurchsatzexperimente mit Materialbibliotheken; Die Sonne Wasser spalten lassen; Wenn Superlegierungen versetzt werden; Zerreißprobe: Wie Hitze die Mikrostruktur von Stahl durcheinanderbringt; Geflochtene Implantate; Bei extremer Kälte dem Magnetfeld widerstehen; Leichter abheben; Wie eine lebende Haut: Neue Korrosionsschutzschichten sollen Defekte selbstständig heilen; … und wenn sich der Wasserstoff nicht nur im Tank befindet?: Ingenieure untersuchen Gefahren durch Wasserstoff in hochfesten Stählen; Vom Atom zum Werkstoff: Interdisziplinäre Materialsimulation zu leichten Elementen in Eisen und Stahl. RUBIN ist in der Stabsstelle Strategische PR und Markenbildung zum Preis von 5 Euro erhältlich und online unter http://www.rub.de/rubin

Weitere Informationen

Prof. Dr. Detlev Stöver, Institut für Energie- und Klimaforschung 1, Forschungszentrum Jülich GmbH, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, & Institut für Werkstoffe der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 02461/61-0, E-Mail: d.stoever@fz-juelich.de

Prof. Dr. Robert Vaßen, Abteilung Werkstoffe für fortschrittliche Kraftwerke (IEK-1), Forschungszentrum Jülich GmbH, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, & Institut für Werkstoffe der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 02461/61-6108, E-Mail: r.vassen@fz-juelich.de

Dr. Martin Bram, Abteilung Werkstoffe für Brennstoffzellen (IEK-1), Forschungszentrum Jülich GmbH, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Tel. 02461/61-6858, E-Mail: m.bram@fz-juelich.de

Redaktion: Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

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