Beschreibung

Herausforderung:

Die Projektidee des Konsortiums ist die Entwicklung eines kombinierten Sensors für H₂ bestehend aus zwei Sensoren unterschiedlicher Erfassungsbereiche. Die Sensor-Kombination bietet die Eigensicherheit, Selektivität und einen großen Messbereich und damit eine hohe Messsicherheit, womit sie sich klar vom aktuellen Stand der Technik absetzt. Der breitflächige Einsatz von Wasserstoff in Industrie, Transport und als Brenngas erfordert die Umstellung der verwendeten Messtechnik und eine generelle Wasserstoffeignung der Messsysteme. Die Sensor-Kombination bietet insgesamt eine hohe Konzentrationsdynamik und eine hohe Messsicherheit, womit sie sich klar vom aktuellen Stand der Technik absetzt. Solche Sensoren sind bislang nicht kommerziell am Markt verfügbar. Schütz GmbH Messtechnik erarbeitet das vollständige Mess-System (Mechanik, Elektronik und Software) unter dem Aspekt einer Exschutztauglichkeit für Wasserstoff des gesamten Messsystems, sodass am Ende des Projekts ein funktionsfähiger Demonstrator steht.

Projektziel:

Ein Demonstrator, der selektiv Wasserstoff in ppm Bereich (UEG Messbereich bis zu 100 Vol.% H₂) mit einem Sensor messen kann. Explosionsschutzeignung und Sicherheitsanforderungen müssen berücksichtigt werden. Dieses Sensorprinzip kann bereits Konzentrationen ab 1 ppm H₂ selektiv messen, ist aber ab ca. 2000 ppm gesättigt. Ab dieser Stelle setzt der hinzu kombinierte Sensor mit dem ergänzenden Erfassungsbereich die Konzentrationsabdeckung fort. Die weniger empfindliche und Antwort des hierfür vorgesehenen zweiten Sensors wird durch das Sensorsignal des ersten Sensors auf H₂ hin überprüfbar und damit spezifisch und eigensicher im UEG Bereich. Beide Sensoren sollen durch ein neuartiges Sensorkonzept auf einem Chip integriert werden und während des Projektes in einen Demonstrator überführt werden.

Vorgehensweise:

Im Rahmen des Förderbausteins 2 wird die Entwicklung einer innovativen Sensorik in einer Kleinkooperation beantragt. Das Konsortium ergänzt sich bei der Entwicklung optimal. Schwerpunkt der Arbeiten der Uni Stuttgart ist die Reduktion der üblichen Sensorleistung durch die Miniaturisierung des Sensorelements und die Entwicklung eines spezifischen Verfahrens von Sensorbauteilen, sowie die Charakterisierung des Sensorelements. Das Fraunhofer IPM übernimmt die mikrosystemtechnische Realisierung der Elektroden und der Strukturen, die Entwicklung eines Labormusters, das Packaging, die sensornahe Elektronik und den Test des Sensors. Die Schütz GmbH Messtechnik erarbeitet das vollständige Sensor-System (Mechanik, Elektronik und Software) unter dem Aspekt einer Explosionsschutztauglichkeit für H₂ aus, sodass am Ende des Projekts ein funktionsfähiger Demonstrator steht.

Verwertung:

Der Markt für diesen Sensor bietet großes Potential, da große Stückzahlen von über 10.000 pro Jahr sowohl bei den mobilen als auch bei den stationären Systemen erwartet werden. Die katalytische Wirkung des Projektes auf die Wasserstofftechnik wird sehr groß ausfallen, da mit einer zuverlässigen und selektiven Sicherheitssensorik die Akzeptanz von Wasserstoff in der Gesellschaft steigen wird.