Membranen

Technische Membranen können überall dort eingesetzt werden, wo Stoffgemische aufgetrennt werden müssen. Die Kernkompetenzen am IGB liegen in der Formgebung und in der funktionellen Beschichtung von Membranen. Im Innovationsfeld entwickeln wir sowohl Hohlfaser- als auch Flachmembranen über Phaseninversionsprozesse und können diese vom Labor- bis in den Pilotmaßstab herstellen. Zudem haben wir ein breites Spektrum an Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsprozessen (nasschemisch, Plasmaprozesse) etabliert, um die Trenn- oder Fouling-Eigenschaften von Membranen zu optimieren.

Für die Entwicklung neuer Membranen ist darüber hinaus umfangreiches Know-how in der Materialsynthese (Polymere, Keramiken) und der Charakterisierung von Materialien, Oberflächen und Membranen vorhanden. Mit eigenen Testständen führen wir auf den unten genannten Arbeitsgebieten Anwendungsstudien für unsere Partner durch.

Das Anwendungsspektrum unserer Membranen ist vielfältig und reicht von der Wasseraufbereitung, über die Trennung von Wasserstoff oder Sauerstoff bis hin zur Medizintechnik.

Arbeitsgebiete und Technologien

  • Befeuchter-Membranen für Brennstoffzellen
  • Hohlfaser-Membranen aus gemischtleitenden Keramiken
  • Gastrennung mit Mixed-Matrix-Membranen
  • Osmose-Membranen für FO, PRO, RO
  • Filtrationsmembranen (MF, UF, NF, Membranadsorber)
  • Ionomer-Membranen für die Elektrolyse und Brennstoffzellen

Forschungsthemen

 

Membranmaterialien

Polymermaterialien bieten überzeugende Vorteile wie geringe Kosten, gute Verarbeitbarkeit und eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten. Wir arbeiten sowohl mit handelsüblichen Polymeren als auch mit deren Modifikationen und beispielsweise mittels radikaler Polymerisation selbst herstellten (Block-Co-)Polymeren. Polymermembranen lassen sich weiter optimieren: Durch das Hinzufügen von Partikeleinlagen können maßgeschneiderte Mixed-Matrix-Membranen geschaffen werden. Für die Anwendung unter extremeren Bedingungen, zum Beispiel bezüglich der Temperatur, arbeiten wir mit vollständig keramischen Membranen.

 

Membranmodifizierung

Das Fraunhofer IGB nutzt verschiedene Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher Membrantypen bis in den Pilotmaßstab. Hohlfasern werden mittels Nassspinnverfahren hergestellt, Flachmembranen durch Gießverfahren und Kapillarmembranen mithilfe von Schmelzspinnverfahren. Um die Trenneigenschaften von Membranen weiter zu verbessern, können sie durch verschiedene Beschichtungstechniken modifiziert werden, wie etwa nasschemische Beschichtung, Plasmabehandlung, Grenzflächenpolymerisation, Sol-Gel-Verfahren oder stromlose Abscheidung. Wir verfügen über die Ausstattung zur kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Beschichtung sowohl für Hohlfaser- und Flachmembranen.

 

Membrananwendungen

Membranen werden in diversen Anwendungsfeldern eingesetzt, etwa zur Abwasserbehandlung, Gastrennung oder Vorwärtsosmose. Darüber hinaus finden sie Verwendung in Brennstoffzellen, im Downstream Processing, in der Biomedizin oder als Membranreaktoren. Auf allen diesen Gebieten verfügen wir über die die technischen Mittel, um Membranen zu untersuchen und zu testen. So haben wir alle Voraussetzungen, um Membranen in anwendungsorientierter Weise zu entwickeln und zu optimieren.