1. Ziel ist die Entwicklung und Herstellung von GDE für die Chlor-Alkali-Elektrolyse mittels Trockenbeschichtungstechnik (DLR Know how). DLR führt die Charakterisierung (elektrochemisch, physikalisch) von GDE aus unterschiedlichen Herstellverfahren durch (Projektpartner). 2. Am DLR soll die Methode der Trockenbeschichtung für die Herstellung und Entwicklung einer GDE angewandt werden. Die Entwicklung der GDE nach unterschiedlichen Herstellverfahren soll durch die Charakterisierung der GDE mittels elektrochemischen und physikalischen Methoden unterstützt und überprüft werden. Zusätzlich soll die beim DLR entwickelte Methode zur Stromdichteverteilung in Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzellen an die Bedingungen in der Chlor-Alkali-Elektrolyse angepasst werden und dort ebenfalls genutzt werden. 3. Die gewonnen Erkenntnisse sollen für die Herstellung von Elektroden für die Chlor-Alkali-Elektrolyse genutzt werden. Geplant ist aber auch die Erfahrungen für die Herstellung und Entwicklung von Elektroden für andere Anwendungen einzusetzen. Hier sind Brennstoffzellen, andere Elektrolyse-Verfahren sowie die elektrochemische Abwasserreinigung zu nennen
Das Ziel dieses Projektes ist eine kinetische Evaluierung von dampf- und rauchgasseitigen Korrosionsvorgängen für ferritisch-martensitische Stähle, Austenite, Nickelbasiswerkstoffe und Beschichtungen, unter besonderer Berücksichtigung der neuen Anforderungen, welche sich aus Zufeuerung von CO2-neutralen Brennstoffen ergeben. Der Eintrag derartiger Sekundärbrennstoffe erhöht das Korrosionsrisiko durch Einbringungen von Alkalien (Na, K) und Chlor in Form von HCl oder fester Chloride. Dadurch ist mit einem gekoppelten sulfatisch/chloridischem Angriff zu rechnen. Am Dechema-Forschungsinstitut werden dazu verschiedene Auslagerungen durchgeführt und synthetische Aschen mit Kraftwerksaschen verglichen hinsichtlich der Belagzusammensetzung und des Schmelzverhaltens (DSC/DTA-Analyse). Der Korrosionsangriffs wird der mittels metallographischer Analyse (Lichtmikroskop, Mikrosonde, Röntgendiffraktometer) charakterisiert. Parallel wird mittels thermodynamischer Berechnungen (Programm Factsage) darauf aufbauend ein Modell entwickelt, das den erhöhten Angriff abhängig von der Rauchgaszusammensetzung beschreibt und Lebensdauervorhersagen für die verschiedenen Werkstoffe zulässt.
Mit zunehmendem Einsatz von Zink im Korrosionsschutz steigt das Aufkommen an zinkhaltigen Stahlwerksstaeuben. Ihre Verwertung wird dadurch behindert, dass ein erheblicher Anteil des Zinks als schwerloesliches Ferrit (ZnFe2O4) vorliegt und eine selektive Alkalichloridabtrennung mit pyrometallurgischen Methoden nicht moeglich ist; den Bleigehalten kommt nur eine untergeordnete Bedeutung zu. Eine Moeglichkeit zur Umwandlung der Ferrite in leicht loesliche Zinkverbindungen ist die Reduktion bei erhoehter Temperatur. Die Wirkung der Reduktion wird bisher allein durch das Loeseausbringen an Zink kontrolliert; ueber die Thermodynamik der Phasenumwandlungen liegen keine Daten vor. Das geplante Forschungsvorhaben soll daher einen wissenschaftlichen Beitrag zur Bestimmung der entstehenden Phasen und der Phasengleichgewichte im System Zn-Fe-O sowie deren Abhaengigkeit vom Sauerstoffpartialdruck liefern. Die Reduktionskinetik soll an Agglomeraten in Abhaengigkeit von der Porositaet untersucht und die Korrelation zwischen Strukturdaten und Loeslichkeit ermittelt werden. Eine hohe Porositaet bei ausreichender Festigkeit soll die Laugung der Alkalichloride mit Wasser und des Zinkoxids mit verduennter Schwefelsaeure bei Umgebungstemperatur ohne vorherige Zerkleinerung gewaehrleisten. Das verfahrenstechnische Ziel ist, durch Kombination thermischer und nasschemischer Verfahrensstufen eine Erhoehung der Recyclingquote fuer hoch zinkhaltige Staeube, wie sie insbesondere in Elektrostahlwerken anfallen, zu erreichen.
Es soll versucht werden, mit der Zugabe von Silikattraegern, wie Flugasche aus z.B. Steinkohlenkraftwerken, Kieselgur, Bleicherde oder Klaerschlamm zum Muell, Alkalien, in z.B. Kalium- und Natriumsilikat, zu binden. Das Ziel ist Schlackequalitaet zu erhoehen und mit reduziertem Gehalt von Alkalichloriden in den Rauchgasen, auch die Korrosion im Dampferzeuger zu mindern.
Fuer die Aufarbeitung von Pb/Sn/Zn-Flugstaeuben, die bei der Stahlherstellung aus Schrotten sowie bei der Gewinnung von NE-Metallen entstehen, soll ein generelles Schema hydrometallurgischer Verfahren entwickelt werden. Ausgehend von der jeweiligen Zusammensetzung der Flugstaeube (vorwiegend Zink- und andere Metalloxide) wurden folgende Loesungsalternativen untersucht: 1) Laugung mit Wasser und schwach alkalischer Loesung zur Entfernung der Cl- und SO4-Gehalte sowie auch von Alkali, eventuell von Blei. 2) Laugung mit starker Natronlauge zur Loesung von Zink und Blei. 3) Laugung mit Schwefelsaeure zur Loesung von Zink. 4) Reinigung der Laugenloesungen durch Zementation mit Zn-Pulver. 5) Absetzverhalten und Filtrationsverhalten der Trueben ohne und mit Flockungshilfsmitteln sowie Filtration. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt. 1) Bei der Wasserlaugung erreicht man eine maximale Entfernung von 90 Prozent Cl und Alkali und etwa 4 Prozent SO4 nach 60 Min. Laugung bei 90 Grad C, so dass auf diese Weise Chlorid und Alkali selektiv abgetrennt werden koennen. 2) Der Zusatz von NaOH zum Wasser erhoeht nicht nur die Loeslichkeit des Cl auf 95 Prozent sondern auch die des SO4 auf bis zu 95 Prozent und die des Pb zu etwa 80 Prozent. Nach einer Wasserlaugung kann so auch Sulfat selektiv abgetrennt werden. 3) Bei der stark alkalischen Laugung erreicht man unter optimalen Bedingungen eine Aufloesung von fast 100 Prozent des Bleis und 90 Prozent des Zinks. Kupfer und Zinn zeigen dagegen eine nur niedrige Loeslichkeit von max. 40 Prozent Cu und max. 10 Prozent Sn. 4) Bei der sauren Laugung unter optimalen Bedingungen (200 g/l H2SO4 und 150 g/l Feststoff) gehen...