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LHyCon - Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit

Integrierter miniaturisierter Sensor-Prototyp
© LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG

Integrierter miniaturisierter Sensor-Prototyp

Keramische Sensorelemente
© LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG

Keramische Sensorelemente

In den letzten Jahrzehnten sind die Anforderungen an die Dichtheit von Behältern, Apparaturen und Anlagen erheblich gestiegen. Nicht nur Vakuumanlagen aller Art, sondern auch industrielle Fertigungsprodukte müssen - häufig während des Massenproduktionsprozesses - Dichtheitsprüfungen unterzogen werden. Und schließlich stellt die Reaktortechnik ganz besonders hohe Anforderungen an die Dichtheit von Rohrleitungen, Behältern und sonstigen Bauelementen. Dabei kommt es nicht allein auf die Prüfung der Dichtheit und die Bestimmung der Größe der Undichtigkeit, des Lecks, an, von besonderer Bedeutung ist die Lokalisierung der Undichtigkeit zum Zwecke ihrer Beseitigung. Hiervon ist großer Bedarf in den Bereichen Automobil, Industrie, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Verpackung, Kälte/Klima, Versorgung und vor allem der zukunftsträchtige Markt der Wasserstoffenergie vorhanden. Dichtheitsprüfungen und Leckortungen mit dem Edelgas Helium haben sich als Standardmessverfahren etabliert, weisen jedoch erhebliche Nachteile auf und sollen mit Hilfe eines Systems mit einem Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit ersetzt werden.

Hier setzt das Forschungsprojekt LHyCon an. Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Wasserstoffsensors, der kleinste Mengen von Wasserstoff detektieren kann.

Der neu zu entwickelnde Sensor soll auf Basis der Festkörperelektrolyse funktionieren, eine deutlich erhöhte Sensitivität aufweisen und kleinste Undichtigkeiten detektieren. Das Vorhaben erfordert ein hohes Maß an Innovation im Bereich der Sensorentwicklung, um insbesondere im mobilen und stationären Anwendungsbereich Erfolg zu haben. Die Ansprechzeit des Sensors soll deutlich unter 1sec. liegen und dabei eine Empfindlichkeit auf H2 aufweisen, die um Faktor 20-50 besser ist als heutige Sensoren.

Zur Fertigung der miniaturisierten Sensoren wird eine innovative Siebdrucktechnik in Kombination mit anderen Dünnfilmtechniken eingesetzt. Diese Hybridtechnik erlaubt die reproduzierbare Fertigung kostengünstiger Sensorelemente auch in großen Stückzahlen und erlaubt eine einfache Variation der Sensorgeometrie, der Schichtreihenfolge und der Materialen zum Aufbau der unterschiedlichen Sensorkonzepte.

Wasserstoff-Messsysteme auf Basis des innovativen Sensors eignen sich hervorragend zur selektiven industriellen Dichtheitsprüfung und Lecksuche, und lassen auf Grund ihrer offenen Schnittstellen und äußerst kleinen Bauform neuartige mobile und stationäre (Hand)Geräte entstehen. Mit diesem Sensor(system) ausgestattete Lecksuchgeräte eröffnen völlig neue Wege, Lecksuche und Dichtheitsprüfung in einer Vielzahl von Anwendungen entscheidend zu verbessern und deutlich zu vereinfachen.