AiF-FV-Nummer 17851 N

Quantifizierung kleiner Kohlenstoffdioxid-Konzentrationen in feuchten Gasen

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2014 bis 31.10.2016

Forschungsstellen

  • Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Institut für Physikalische Chemie Flüssigphasen-Laserspektroskopie
    Universitätsstr. 1, 40225 Düsseldorf
    http://ak-bettermann.de

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

Zusammenfassung

In diesem Vorhaben ist beabsichtigt, einen Gasdetektor auf Basis der Photoakustikspektroskopie zu entwickeln, dessen Hauptmerkmale sind: Gase über einen großen Konzentrationsbereich querempfindlichkeitsfrei mit hoher Genauigkeit in Gegenwart großer Feuchten zu messen (einstelliger ppm Bereich). Für diese analytische Fragestellung wird eine spezielle akustische Resonanzzelle entwickelt werden, die sich durch ihre kompakte Bauweise für den Einsatz in der industriellen online Prozesstechnik eignen wird. Um einen Praxisbezug in diesem Projekt herzustellen, wird der zu entwickelnde Gasdetektor speziell CO2 messen und auf die Untersuchung der Kohlenstoffkorrosion in PEM-Brennstoffzellen angewendet werden. Von dieser Anwendung wird sich versprochen, ein wichtiges Industriegas unter unterschiedlichen Bedingungen zu detektieren können und gleichzeitig zur Brennstoffzellenentwicklung bzw. zur Entwicklung der Membran-Elektroden Einheiten (MEA) beizutragen. Die Lebensdauer von PEM-Brennstoffzellen wird überwiegend durch die mechanische bzw. chemisch induzierte Degradation des Membranmaterials und durch Degradation der Elektroden verkürzt. Da die Platin-Katalysatorpartikel vorwiegend auf Kohlenstoffmaterialien aufgetragen werden, ist die Oxidation der Kohlenstoffmaterialien zu CO2 der wesentliche Faktor der Elektrodendegradation. Als weitere Anwendung des Photoakustikdetektors in diesem Vorhaben ist beabsichtigt, zu testen, inwieweit sich die Bogenentladungsspektroskopie auch als eindeutige Analysetechnik für die Detektion von CO2 im ppm Bereich eignet. Die wechselnden Betriebszustände der Brennstoffzelle werden gleichzeitig mit der Gasentladungs- und der Photoakustikspektroskopie vermessen. Nach festgestellter Eignung wird mit der Bogenspektroskopie für die querempfindlichkeitsfreie Messung kleiner Konzentrationen an CO2 eine preisgünstige Methode angeboten werden können, die sich in vielen Anwendungsbereichen einsetzen lässt.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente