Mer miljøvennlig oksygenseparasjon

Keramiske oksidmembraner med høy elektronisk og ionisk ledningsevne er av spesiell interesse for oksygenseparasjon ved høye temperaturer. Sivilingeniør Hilde Lea Lein (28) fra Sokna på Ringerike har sett på dette i doktoravhandlingen sin ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU.
Materialene vil være oksygenledende hvis de plasseres i en oksygengradient. De tenkes brukt til å separere oksygen fra luft eller i produksjon av syntesegass, som oksygensensorer og elektroder i faststoff-brenselsceller. Bakgrunn for bruk av materialene er økt industriell interesse for bruk av slike materialer for mer miljøvennlig og kostnadseffektiv oksygenseparasjon.

Brudd kan forutsies
Et hovedmål har vært å etablere en grunnleggende forståelse for mekanisk degradering av slike materialer når de utsettes for kjemiske/termiske gradienter. Det er viktig å kartlegge dette med tanke på den praktiske bruken. Bruddstyrke, bruddseighet og sigefasthet er bestemt ved forskjellige temperaturer og partialtrykk av oksygen, og Lein har undersøkt materialenes termiske og kjemiske ekspansjon. Ut fra kjennskap til disse materialegenskapene kan det forutsies om de påførte spenningene vil gi katastrofale brudd eller deformasjon ved siging.
I tillegg er såkalt kation demixing (dvs. om et homogent materiale blir inhomogent) og dekomponering (om det dannes nye faser) viktige å kartlegge, siden dette vil kunne påvirke funksjonaliteten til materialene. Lein har studert dette etter at membraner har vært plassert i en kjemisk gradient over lengre tid. I tillegg har hun undersøkt oksygenpermeabiliteten til disse membranene.

Avhandlingen
Avhandlingen har tittelen «Mechanical properties and phase stability of oxygen permeable membranes La 0.5 Sr 0.5 Fe 1-x Co x O 3- / Mekaniske egenskaper og fasestabilitet av oksygenpermeable membraner La 0.5 Sr 0.5 Fe 1-x Co x O 3- ». Arbeidet er utført ved Institutt for materialteknologi, NTNU, med professor Tor Grande som hovedveileder og førsteamanuensis Kjell Wiik som medveileder. Arbeidet, som har vært del av Norges forskningsråds prosjekt «Keramiske oksygenmembraner for produksjon av oksygen og syntesegass med naturgass som råstoff», er finansiert av Norges forskningsråd, Statoil og Hydro.
Hilde Lea Lein er sivilingeniør (1999) fra Fakultet for kjemi og biologi, NTNU, og har disputert for graden dr.ing.