Fraunhofer IKTS:
Keramischer Flammenionisationsdetektor für Frühwarnsysteme
Er ist kleiner als eine 1-Euro-Münze und leistet Großes: Der miniaturisierte, autarke Flammenionisationsdetektor (?FID) wird für die lückenlose Überwachung und Erfassung von Prozessdaten unter harschen Industrieum-gebungen eingesetzt, beispielsweise für den Explosionsschutz in kommunalen Kanalisationsnetzen.
Das gemeinsam mit KROHNE und kommunalen Anwendern entwickelte Frühwarnsystem detektiert die Gesamtkohlenwasser-stoffkonzentration in der Kanalisationsatmosphäre.
Fertigung der ?FID
im Mehrfachnutzen.
Bild: Fraunhofer IKTS
Die niedrige Nachweisgrenze von 3 ppm CH4 in Kombination mit der geringen Querempfindlichkeit des ?FID ermöglichen die Überwachung von Gaskonzentrationen weit unterhalb der unteren Explosionsgrenze. Dadurch können frühzeitig Gegenmaßnahmen durch den kommunalen Betreiber getroffen werden.
Keramische Mehrlagentechnologie ermöglicht hochintegrierte Mikrosysteme
Die Entwicklung wurde im Rahmen des öffentlichen Forschungsvorhabens FIDEX 13N13274 vom BMBF gefördert und basiert auf der am Fraunhofer IKTS etablierten keramischen Mehrlagentechnologie LTCC (low-temperature co-fired ceramics). Diese erlaubt den Aufbau hochintegrierter Mikrosysteme mit höchster Funktionsdichte - und das auf kleinstem Raum. Fluidische und elektrische Strukturen des ?FID konnten so in einem 15x15 mm kleinen Chip integriert werden.
Die erforderlichen Brenngase Wasserstoff und Sauerstoff werden über Kanäle in eine Brennkammer geführt und gezündet. Die resultierende Wasserstoffflame ionisiert die Kohlenwasserstoffe im Probengas. Ein elektrisches Feld saugt die Ionen an und erzeugt einen Ionenstrom proportional zur Kohlenwasserstoffkonzentration. Durch die räumlich stark konzentrierte Vermischung der Brenngase reichen geringe Brenngasdurchflüsse von 0,5 l/h für einen kontinuierlichen Betrieb des Systems. Diese Eigenschaft befähigt das System zusätzlich für tragbare oder autonome Systemkonzepte, z. B. auf Basis von Elektrolyse bis hin zur Feld-Gaschromatografie.
Der Mikro-Detektor ist für den diesjährigen AMA Innovationspreis nominiert.
(Quelle: Fraunhofer IKTS)