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Entwicklung eines kryogenen magnetbasierten Luftzerlegers

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

02/2022-07/2024

Erik Neuber

+49-351-4081-5122

Angewandte kryogene Magnetohydrodynamik zur Sauerstoffanreicherung

Heutzutage sind verschiedene kommerzielle Möglichkeiten zur Anreicherung von Sauerstoff aus Luft verfügbar, unter anderem die Druckwechseladsorption, die kryogene Rektifikation und membranbasierte Verfahren. Obgleich auf dem Markt etabliert, weist jedoch ein Großteil dieser Methoden bei kleinen bis mittleren Produktionsraten (gemeint sind hier Raten von 0–100 TPD (Tonnen pro Tag) an Sauerstoff) und vergleichsweise hohen Reinheitsgraden (mindestens 90 Vol.-% an Sauerstoff) einen verhältnismäßig hohen spezifischen Energiebedarf auf [1].

Um diese Lücke zu schließen, beabsichtigt das ILK Dresden die Entwicklung und Optimierung eines hocheffizienten kryogenen magnetbasierten Luftzerlegers zur Anreicherung von Sauerstoff gemäß dem OGMS-Prinzip (open-gradient magnetic separation). Für einen ersten experimentellen Aufbau werden dabei, motiviert durch Vorversuche zur Validierung des Verfahrens, folgende Leistungsparameter angestrebt:

  • Betriebsdruck: 1–3 bar(a);
  • Reinheitsgrad: 95 Vol.-% Sauerstoff;
  • Produktionsrate: 5 Norm-l/min Sauerstoff;
  • Spezifischer Energiebedarf: 160–180 kWh/t Sauerstoff;
  • Benötigte Startzeit: 30–60 min;
  • Kontinuierlicher Betrieb;
  • Weniger Wartungsbedarf als Druckwechseladsorption;
  • Vergleichbarer Platzbedarf wie Druckwechseladsorption.

Darüber hinaus soll, basierend auf den generierten experimentellen Ergebnissen, die Skalierung des Systems bis zu einer Produktionsrate von 100 TPD an Sauerstoff betrachtet werden.

Für diese Technologie sucht das ILK Dresden bestrebte Industriepartner, welche Interesse an einer finanziellen Beteiligung, speziellen Anwendungen oder möglichen Weiterentwicklungen besitzen; ein Patent befindet sich bereits in der Zulassung (patent pending).


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