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Flammenloser echtzeitfähiger Miniatur-Sensor zur Messung von Kohlenwasserstoff (HC)-Konzentrationen


Kurzfassung

Das innovative Sensorprinzip ist kompakt, robust, wartungsarm und flammenlos. Die Mitführung von entzündlichen Trägergasen ist nicht erforderlich, weshalb der Sensor in fahrenden Kraftfahrzeugen  zum Einsatz kommen kann (Real Driving Emissions, RDE). Durch seine Kompaktheit  kann der Sensor auch im laufenden Betrieb zur Optimierung von Verbrennungsprozessen im Kfz, sowie in anderen Anwendungen zu Einsatz kommen.


Hintergrund

Im Rahmen der Euro-6d-temp Gesetzgebung werden sogenannte „Real Driving Emis­sions“ (RDE) implementiert. Dort dürften mittelfristig auch die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) in den Focus rücken. U. a. deshalb sind geeignete Sensoren wün­schens­wert.


Problemstellung

Die gängigen Messsysteme wie Flammenionisationsdetektoren (FID) zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffkonzentration in Gasen benötigen eine Wasserstoffzuführung und eine Flamme. FIDs sind daher allein schon aus Sicherheitsgründen im laufenden Fahrbetrieb bei Kraftfahrzeugen nicht einsetzbar. Andere Messsysteme arbeiten in der Regel mit niedrigen Messfrequenzen, so dass diese ebenfalls für Messungen im Kraftfahrzeug nicht gut geeignet sind.


Lösung

An der Hochschule Karlsruhe konnte nun ein Sensor zur Messung des Kohlenwasserstoffanteils in Gasen entwickelt werden, der die o. g. Nachteile weitgehend ausschließt. Der neuartige Sensor enthält eine elektrische Glühkerze, deren Temperatur deutlich geringer ist als die Flamme des im Stand der Technik etablierten Verfahrens (Flammenionisationsdetektor, FID), der aber dennoch aus Kohlenwasserstoffen eine Ionenbildung bewirken kann, welche detektiert und mit der HC-Konzentration korreliert wird.

Der Sensor kann auch so ausgestaltet werden, dass verschiedene Arten von Ionen, beispielsweise reaktions­freudigere und reaktionsträgere Kohlenwasserstoffe erfasst und so deren jeweilige Anteile im Gasstrom  bestimmt werden können.

Weiterhin kann eine Sensor-Fusion mit Serien-Sensorik wie beispielsweise der Lambdasonde erfolgen, wodurch Verbrennungsprozesse optimiert werden können.


Vorteile

  • Flammenloses System, rein elektrischer Betrieb
  • Keine Mitführung von entzündlichen Trägergasen erforderlich
  • Robust
  • Wartungsarm, geringer Verschleiß
  • Kompakt, geringer Bauraumbedarf
  • Schnelle Messung, echtzeitfähig
  • Geringe thermische Trägheit, hohe Messdynamik
  • Einfache Steuerung
  • Einsatz speziell in fahrenden Kfz möglich
  • Vielfältige sonstige Anwendungen möglich

Anwendungsbereiche

Messung der Konzentration von Kohlenwasserstoffen (HC) in Gasen, zum einen beim Einsatz in Ver­brennungsprozessen wie z. B. in Kraftfahrzeugen, Gas­kraftwerken oder Schiffsantrieben, zum anderen zur Überwachung von Anlagen wie Tankentlüftungssystemen, Biogasanlagen oder Deponieanlagen, bei denen Kohlenwasserstoffe anfallen.

Das vorliegende innovative Sensorprinzip ist robust, wartungsarm und flammenlos. Die Mitführung von entzündlichen Trägergasen wie Wasserstoff ist nicht erforderlich, weswegen der Sensor insbesondere auch in fahrenden Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen kann.


Service

Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwer­tung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Kooperation oder Lizenznahme.


Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

Dr. Frank Schlotter
+ 49 721 790 040
fschlotter@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe



Entwicklungsstand

Funktionsnachweis


Patentsituation

  • DE anhängig

Stichworte

HC-Konzentrationssensor, HC-Sensor, hydrocarbon sensor, Messung Konzentration Kohlenwasserstoffe in Gas, Real Driving Emissions (RDE)

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr