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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr GFOR155986
Author Lang, Hans-Jürgen; Roger, Ulrich
 
Title
Entwicklung eines Schwefelsensors für den Einsatz im Schutzgas und Zinnbad von Floatkammern (Floatbadsensor)
 
Keywords
 
Journal
Publication Year 2012
Volume
ISS
Page 75
 
Abstract
Von März 2009 bis Dezember 2011 wurde an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Elektronik- und Sensormaterialien (IESM) und am Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach das IGF-Forschungsvorhaben mit dem Thema „Entwicklung eines Schwefelsensors für den Einsatz im Schutzgas und Zinnbad von Floatkammern (Floatbadsensor) (IGF-Nr. 15986 BG)“ bearbeitet. Schwefelsensoren für die Schutzgasatmosphäre und für das Zinnbad der Floatkammer wurden für Arbeitstemperaturen oberhalb von 670 °C entwickelt. Die Schwefel selektiven Sensoren sind galvanische Zellen, die den Fluoridionenleiter (SrF2)0.70(LaF3)0.30 und eine Schwefel sensitive Hilfselektrode enthalten. Es wurden verschiedene Festelektrolyt-Referenz-Systeme getestet und optimiert. Der verwendete fluoridische Festelektrolyt wurde in das Ende eines Korundrohres eingeschmolzen. Umfangreiche Tests im Labor zeigten jede Änderung des H2S-Gehaltes im H2-N2-Schutzgas bzw. des Schwefelgehaltes im Zinn innerhalb von Sekunden durch eine Änderung der Zellspannung an. Erste Sensoren wurden mit einer Gasreferenz hergestellt. Um eine arbeitssicherheitstechnische einfachere Handhabung der Sensoren zu gewährleisten, wurden Sensoren mit einer Feststoffreferenz entwickelt. Umfangreiche Tests wurden mit diesen Sensoren als Vortests im Labor im Technikumsmaßstab durchgeführt. Dabei zeigten sich schnelle und deutliche Signaländerungen der gemessenen elektromotorischen Kraft (EMK) in die richtige Richtung. Diese Ergebnisse konnten reproduzierbar dargestellt werden. Änderungen des Schwefelgehalts in einer Atmosphäre aus Stickstoff/Wasserstoff-Gasgemischen konnten im Bereich von einigen ppb bis zu einigen 100 ppm direkt detektiert werden. Schwefelsensoren konnten erfolgreich in industriellen Anlagen installiert werden. Dabei wurden Standzeiten von mittlerweile bis zu fünf Monaten im Dauereinsatz erreicht. Die Einbindung der erhaltenen Messergebnisse an eine Steuer/Regelanlage konnte umgesetzt werden. Somit konnte die Grundvoraussetzung für eine Online-Regelung mit den gemessenen Daten geschaffen werden. Es konnte gezeigt werden, dass Änderungen innerhalb des komplexen Systems des Floatbadprozesses sehr schnell in der Änderung des gemessenen Spannungspotentials erkennbar sind. Die Langzeitversuche zeigten, dass die Sensoren einer Drift sowohl des Temperatursignals wie der EMK unterliegen. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Das IGF-Vorhaben 15986 BG der Hüttentechnischen Vereinigung der deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Laufzeit: 01.03.2009 - 31.12.2011
Forschungsstellen:
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Elektronik- und Sensormaterialien (IESM)
Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach

Veröffentlichungen:
Kurzveröff. in dgg Journal 11 (2012) Nr. 3
 
Members 30 €
Non Members 30 €
Students 30 €
 
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