Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit (LHyCon)

Problemstellung
Die Anforderungen an die Dichtheit von Behältern, Apparaturen und Anlagen sind in den letzten Jahrzehnten erheblich gestiegen. Nicht nur Vakuumanlagen aller Art, sondern auch industrielle Fertigungsprodukte müssen Dichtheitsprüfungen unterzogen werden. Neben einer Dichtigkeitsprüfung und Leckgrößenbestimmung ist besonders die Lokalisierung der Undichtigkeit zum Zwecke ihrer Beseitigung wichtig. Derzeit erfolgen Dichtheitsprüfungen und Leckortungen mit dem Edelgas Helium. Mit Hilfe eines Wasserstoffsensors mit höchster Empfindlichkeit wird ein System entwickelt werden, dass dieses Standardverfahren ersetzen kann.

Verbundprojektziel
Ziel ist die Entwicklung eines energiesparenden Sensorsystems mit erweitertem Messbereich für mobile und stationäre Anwendungen auf Basis der Festkörperelektrolyse. Dabei soll die Empfindlichkeit des Sensors stark erhöht werden, was durch den Einsatz neuartiger Funktionsschichten ermöglicht wird. Der neu zu entwickelnde Sensor wird eine deutlich erhöhte Sensitivität aufweisen und kleinste Undichtigkeiten detektieren können.

Vorgehensweise
Zu Beginn des Projekts soll das vorhandene Elektrodensystem aus Platin und Gold theoretisch modelliert und analysiert werden. Damit sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, welche die gewünschten Eigenschaften des Sensors verbessern bzw. erreichen können. Im Vordergrund stehen die Empfindlichkeit, Ansprechzeit, Signalqualität und Leistungsaufnahme.
Die Leistungsaufnahme wird weitestgehend von der Größe des Sensors sowie den Einbaubedingungen bestimmt. Eine Verkleinerung der Geometrie zum heutigen Stand der Technik ist also zwingend notwendig.
Zur Herstellung des Sensors sind neue und verbesserte Fertigungsverfahren notwendig. Die vorhandene Siebdrucktechnik muss genauer und reproduzierbarer werden. Ziel ist es aber, am Ende des Projekts Sensoren im neuen Design mit neuer oder modifizierter Materialpaarung zu fertigen und zu testen.

Ergebnisse und Anwendungspotential
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, Lecksuchen und Dichtheitsprüfungen in einer Vielzahl von Anwendungen entscheidend zu verbessern und deutlich zu vereinfachen. Der Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit wird den Bereich der Wasserstoffdetektion revolutionieren, insbesondere Anwendungen bei der Dichtheitsprüfungen sowie der Sicherheitstechnik zur Überwachung von Wasserstoffanwendungen.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG