| Laufzeit: | 01.11.2011 bis 31.05.2013 |
|---|---|
| Geldgeber: | Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) |
| Bearbeiter: | Dr. Ulrich Harm |
| Arbeitsgruppe: | Elektrochemie |
Projektziel
In diesem Forschungsprojekt sollen neuartige Verfahren zur Wasserenthärtung für technische Anwendungen weiterentwickelt und optimiert werden. Diese beruhen auf elektrochemisch schaltbaren Ionenaustauschern, welche ohne den Zusatz von Chemikalien (Salze, Säuren etc.) regeneriert werden können.
Vorgehensweise
Verschiedene Materialien wurden mit Hilfe elektrochemischer Methoden (Leitfähig-keitsprüfungen, Cyclovoltammetrie, potentiostatische oder galvanostatische Polarisationen) sowie mit verschiedenen anderen Untersuchungen (Benetzungsversuche, Bestimmungen der BET-Oberfläche, Mikroskopie, REM) auf ihre prinzipielle Eignung zur Verwendung als schaltbarer Ionenaustauscher hin untersucht.
Die Kapazität dieser Materialien als Ionenaustauscher wurde bestimmt und optimiert. In Langzeitexperimenten wurden die reversible Ionenaustauschfähigkeit und die Stabilität der verwendeten Elektrodenmaterialien untersucht.
Stand der Arbeiten
Kohlenstoff-Filz-Materialien, welche mit Polypyrrol / Polystyrensulfonat beschichtet sind, zeigten in elektrochemischen Versuchen eine hohe Ionenaustauschkapazität einschließlich der Möglichkeit einer einfachen Regenerierung durch elektrochemische Polarisationen.
Diese Prozesse lassen sich auch über längere Zeit wiederholen (Calcium-Aufnahme und -Abgabe an den Filzelektroden), sodass ein zyklischer Betrieb in kontinuierlich arbeitenden Ionenaustauschern (ohne Chemikalieneinsatz) möglich sein sollte.
Die Ionenaustauschkapazität der verwendeten Elektrodenmaterialien konnte weiter optimiert werden. Langzeittests in Form cyclischer Polarisationen mit den aktivierten Kohlenstoffelektroden über mehrere Tage zeigten eine hohe Stabilität dieser Materialien.
Ausblick
Die kationenaustauschenden Elektrodenmaterialien sollen in Versuchskreisläufen weiter auf ihre Eignung zum kontinuierlichen zyklischen Ionenaustausch unter Praxisbedingungen hin untersucht werden.
Weitere Tests mit technisch optimierten Zellaufbauten und weiter verbesserten Polarisationsroutinen werden zeigen müssen, ob die damit erreichbare Leistung bei der Wasserenthärtung den hohen Anforderungen für Ionenaustauscher in technischen Einsatzbereichen genügen.
