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17.04.2012

Sensoren messen Zusammensetzung von Flüssigkeiten mit Wärme


In vielen Bereichen ist es nötig, die genaue Zusammensetzung von Flüssigkeiten zu kennen. Ein Sensor, den Wissenschaftler der Universität des Saarlandes nun entwickelt haben, kann die Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen aus zwei Komponenten messen. Eine mögliche Anwendung könnte im Automobilbau liegen. Die Wissenschaftler präsentieren die Methode vom 23. bis zum 27. April am saarländischen Forschungsstand auf der Hannover Messe (Halle 2, Stand C44).

In der Messtechnik ist es nach wie vor ein großes Problem, das genaue Verhältnis zweier gemischter Flüssigkeiten in den verschiedensten Anwendungsbereichen zu ermitteln. "Die Bandbreite der möglichen Anwendungen variiert dabei von dem Verhältnis Methanol zu Wasser in Brennstoffzellen über die Anwendung in der Abgasnachbehandlung bis hin zur Erfassung von Verunreinigungen in Lebensmitteln", erklärt Bastian Schmitt, Doktorand am Lehrstuhl für Messtechnik von Professor Andreas Schütze. Er hat den Sensor maßgeblich entwickelt. "Der Sensor misst, wie sich Wärme in der zu untersuchenden Flüssigkeit ausbreitet. So kann man Rückschlüsse über das Mischungsverhältnis der beiden Flüssigkeiten gewinnen, denn die Wärme breitet sich je nach Verhältnis unterschiedlich schnell aus", so der junge Wissenschaftler.

"Aufgrund des einfachen Aufbaus des Sensors eignet er sich hervorragend für Low-Cost-Anwendungen", erklärt Professor Andreas Schütze. "Grundsätzlich besteht er nur aus einer dünnen Folie, einem Heizer auf der Folie und einer simplen Messelektronik. Daher ist er gerade für Zweikomponentengemische wie die Harnstoff-Wasser-Lösung für den DNOx-Katalysator sehr gut geeignet", so der Professor für Messtechnik weiter. In modernen Diesel-PKW, vor allem aber bei LKW, kommt zur Abgasnachbehandlung ein so genannter DNOx-Katalysator zum Einsatz. Dieser wandelt den Großteil gefährlicher Stickoxide in den Abgasen in die ungefährlichen Bestandteile Stickstoff und Wasser um. Damit dieser chemische Prozess gelingt, ist eine Lösung aus Wasser und Harnstoff nötig, deren Mischungsverhältnis bei 32,5 Prozent Harnstoff und 67,5 Prozent Wasser liegt. Diese Konzentration könnte ein Sensor, wie ihn die Saarbrücker Ingenieure entwickelt haben, im Fahrzeug überwachen.

Da die Entwicklung noch ganz am Anfang steht, ist die Messgenauigkeit für industrielle Anwendungen noch nicht ausreichend. "Aber mit einer Auflösung von fünf Prozent bereits in der ersten Versuchen sind wir auf einem guten Weg", sagt Schütze.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Schwerpunktes Mikrosystemtechnik als Teil der Ausschreibung "Mikro-Nano-Integration als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von Sensoren und Aktoren (MNI)".

Quelle: idw/Universität des Saarlandes




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