Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscherteam liefert Beitrag zur Abgasmessung von Verbrennungsprozessen

18.11.2015

Dem Abgasverhalten auf der Spur: Ein Forscherteam aus Industrie und Wissenschaft befasste sich mit intelligenter Sensorik, um verbrennungsnahe Schadstoffe zu detektieren. Ziel des österreichischen Forscherteams (Kärnten, Steiermark und Oberösterreich) war es, die Konzentration von Abgasen im laufenden Betrieb zu messen.

Die Reduktion von schädlichen Abgasen ist nicht nur für motorische Verbrennungsprozesse von großem Interesse, sondern auch für thermische Industrieanlagen. In beiden Anwendungen sind zuverlässige, kleine und idealerweise integrierbare Sensorsysteme gefragt, um die tatsächlichen Emissionswerte an Fahrzeugen oder industriellen Brenneranlagen zu messen.


Der SAW-Sensor im Größenvergleich mit einer Büroklammer

© CTR

Diese Daten können dann zur Verbrennungsregelung und Abgasnachbehandlung herangezogen werden. Die derzeit am Markt verfügbaren Systeme sind allerdings groß und relativ kostenintensiv. Im Projekt „Erforschung von hochtemperaturstabilen und gassensitiven Nano-Schichten für 'Surface Acoustic Wave – SAW' Abgassensoren“ haben sich unter der Leitung des Forschungszentrums CTR Carinthian Tech Research die Projektpartner NanoTecCenter Weiz (NTC) sowie die Industriepartner AVL List und Ebner Industrieofenbau genau dieser Fragestellung gewidmet.

„Wir haben uns auf Sensoriklösungen konzentriert, die miniaturisierbar und langlebig sind und eine Messung nahe am Verbrennungsort, ermöglichen“, erklärt Dr. Gudrun Bruckner, Projektleiterin vom Forschungszentrum CTR. „Das bedingt, dass die Sensorik hochtemperaturtauglich ist, um Temperaturen von 350 bis 500 Grad Celsius standhalten zu können“, ergänzt Bruckner.

HOCHTEMPERATURTAUGLICHE UND INTEGRIERBARE SENSORIK

Um die Hochtemperaturtauglichkeit zu erreichen, haben die Forscher Messprinzipien, wie Widerstandsmessungs- und Oberflächenwellensensorik in Kombination mit funktionalen Schichten auf Metalloxid-Basis gewählt. Beide Prinzipien überstehen bei geeigneter Wahl der Materialien extreme Temperaturen und haben das Potenzial für sehr kleine Sensorsysteme, die in großen Stückzahlen und damit sehr kosteneffizient hergestellt werden können.

Zudem ermöglicht die SAW-Sensorik eine drahtlose Abfrage („wireless readout“) der Sensoren. Die Forschungsarbeit belegte auch eine sehr hohe Sensitivität dieser Sensorik Lösung gegenüber Stickoxiden und auch Wasserstoff. Die vorgeschriebenen Grenzwerte erfordern Messungen, die bereits wenige Moleküle aus einer Anzahl von einer Million Gasmolekülen nachweisen.

„Wir haben im Projekt verschiedenste Herstellungsverfahren angewandt und dabei mehr als 60 Schichten bzw. Schichtkombinationen aus insgesamt 11 Materialien evaluiert und analysiert, um die optimale Variante zu finden“, erläutert Dr. Andreas Klug, MBA, stellvertretender Leiter für F&E und Projektverantwortlicher bei NTC.

Sowohl mit der Widerstandssensorik als auch mit der SAW-Sensorik konnten die geforderten Sensitivitäten nachgewiesen werden. Die entwickelten SAW-Sensorelemente haben eine Größe von 1 mm x 5 mm (siehe Bild SAW-Sensor) und wurden in einer Reihe von Lithografie Prozessen hergestellt, die für eine Produktion in hohen Stückzahlen ausgelegt sind. Neben der Sensitivität wies man im Projekt auch die Langlebigkeit der Sensoren unter extremen Bedingungen (bis max. 800°C) nach.
Teilergebnisse präsentierte man auf der IEEE International Ultrasonic Symposium 2014 einem Fachpublikum.

Das Projekt „Erforschung von hochtemperaturstabilen und gassensitiven Nano-Schichten für ‚Surface Acoustic Wave –SAW‘ Abgassensoren“ lief von März 2013 bis August 2015 und wurde aus Mitteln der Forschungs-Technologie-Innovations (FTI) Initiative „Produktion der Zukunft“ gefördert und von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) abgewickelt.

Zur CTR CARINTHIAN TECH RESEARCH

Die CTR gehört als Forschungszentrum für Intelligente Sensorik und Systemintegration zu Österreichs außeruniversitären Forschungszentren. Ziel und Auftrag ist es, neueste Produkte und Prozesse basierend auf integrierten Sensoren, Mikro- und Nanosystemen zu entwickeln um sie effizienter, sicherer und smarter zu machen. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft realisierten die 70 MitarbeiterInnen bereits über 80 Patente. Gegründet 1997, forscht die CTR in regionalen, nationalen und internationalen F&E Projekten und ist Mitglied der FORSCHUNG AUSTRIA. Im österreichischen COMET Forschungsprogramm ist die CTR mit dem Kompetenzzentrum ASSIC Austrian Smart Systems Integration Research Center vertreten.

Zur NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH

Die NTC Weiz GmbH wurde 2006 als Tochter der TU Graz sowie der JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH gegründet und ist als erfolgreiche gemeinnützige außeruniversitäre Forschungseinrichtung für Nanotechnologie, gedruckte Elektronik, Rapid Prototyping, Smart System Integration und Sensorik weit über die Grenzen des Landes hinaus bekannt. Erfolgsfaktoren sind unter anderem ein hochmotiviertes Team und eine auf dem neuesten Stand der Technik befindliche F&E-Infrastruktur. Das primäre Ziel des Unternehmens ist es, durch die Entwicklung und die Kombination von elektroaktiven Materialen mit geeigneten Strukturierungs- und Prozessierungsmethoden Anwendungen im Bereich der Sensorik, Photovoltaik und Optoelektronik wissenschaftlich, technologisch und wirtschaftlich zu erschließen.

Weitere Informationen:

http://Weitere Links:
http://www.ctr.at
http://www.ntc-weiz.at
http://www.avl.com
http://www.ebner.cc

Mag Birgit Rader-Brunner | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Abgasmessung CTR NTC Sensitivität Sensoren Sensorik Sensorsysteme Smart

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Stromindikatorklemmen mit Push-in-Anschluss
24.07.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Leiterplatten-Steckverbinder werkzeuglos montieren
24.07.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie