Die Reaktionskinetik der Oxidation von Schwefelwasserstoff zu Schwefel mit Luftsauerstoff an Aktivkohle soll aufgeklaert werden. Weiterhin soll geprueft werden, ob sich andere Adsorbentien wie z.B. Kieselgel, Molekularsieb usw. als Katalysatoren eignen. Die katalytische Oxidation des Schwefelwasserstoffs wird bei verschiedenen Versuchsbedingungen - H2S-Konzentration, Feuchtigkeit der Luft, Temperatur, Verweilzeit, Beladungsgrad des Adsorbens usw.- untersucht, wobei die zeitliche Konzentrationsaenderung von Schwefelwasserstoff sowie von eventuell gebildetem Schwefeldioxid gaschromatographisch mit einem schwefelempfindlichen flammenphotometrischen Detektor gemessen wird. Die Oxidationsprodukte von H2S in einer Aktivkohlesuspension in Abhaengigkeit von den Reaktionsbedingungen werden untersucht.
Im Rahmen des Projektes wird ein chromatographisch-optischer Sensor entwickelt mit dem Fremdgase in Wasserstoff detektiert werden können. Ein solcher Sensor ist entscheidend für die Lebensdauer der Membran der Brennstoffzelle, da diese sehr anfällig auf verschiedene Fremdgase ist. Aus diesem Grund wurden extra die Grenzwerte der Zusammensetzung für H2 u.a. in der Norm DIN EN 17124 festgelegt. Die Erfüllung dieser Norm kann bisher nicht mit einem einfachen Sensor im inline Betrieb, sondern nur offline mit sehr kostenintensiven Laborgeräten überprüft werden.
Projektziel:
Entwicklung eines chromatographisch-optischen Wasserstoffsensors zur präventiven Qualitätssicherung des Energiesystems Brennstoffzelle.
Vorgehensweise:
Die Hochschule Reutlingen entwickelt zur initialen Aufkonzentration der Gaszusammensetzung Trennzellen, wie die bei der Gaschromatographie verwendet werden. Dies sind speziell definierte, mit Kieselgel gefüllte Rohre zur zeitlich selektiven Akkumulation der bekannten Schadstoffe. Im technologischen Teil des Teilprojektes der Fa. ROAD wird der bekannte OSA Sensor zum kombinierten Einsatz mit einer Trennzelle und für den Einsatz mit Gas entwickelt und ertüchtigt. Darüber hinaus wird die Steuerung des Sensorsystems, der flexiblen Anbindung an die Gasapplikation, vom Erzeuger bis zum Einsatz in Brennstoffzellensystemen, entwickelt und qualifiziert sowie die Fertigung vorbereitet.
Die Anteile der erlaubten Fremdgase sind zum Teil im ppm- und ppb-Bereich. Um diese kleinen Anteile optisch zu detektieren ist es nötig, den Sensor in zwei funktionelle Einheiten aufzuteilen. In der ersten Einheit wird das Gasgemisch anhand von Trennsäulen aufgetrennt bzw. zeitlich aufkonzentriert, im zweiten Schritt werden die aufgetrennten Anteile von einem optischen Sensor (OSA) über ihre individuellen Absorptionsbanden detektiert.
Verwertung:
Die Wasserstoff-Roadmap Baden-Württemberg beschreibt auf den Seiten 20/21 sehr gut die Notwendigkeit einer 'Nullfehlerstrategie' bei der Komponentenfertigung einer Brennstoffzelle, um die Nutzungsdauer von zwei bis drei Jahrzehnten zu erreichen. Wird diese jedoch mit verschmutztem Wasserstoff betrieben, zerstört dieser Umstand alle vorausgegangenen Bemühungen. Das zukünftige Sensorsystem soll die Brennstoffzelle schützen und damit alle Bemühungen der Herstellerkette vor Defekten durch verunreinigten Wasserstoff. Das Marktpotential für das Sensorsystem der Firma ROAD liegt alleine in Baden-Württemberg bei mehreren tausend Einheiten im Jahr.
Im Rahmen des Projektes wird ein chromatographisch-optischer Sensor entwickelt mit dem Fremdgase in Wasserstoff detektiert werden können. Ein solcher Sensor ist entscheidend für die Lebensdauer der Membran der Brennstoffzelle, da diese sehr anfällig auf verschiedene Fremdgase ist. Aus diesem Grund wurden extra die Grenzwerte der Zusammensetzung für H2 u.a. in der Norm DIN EN 17124 festgelegt. Die Erfüllung dieser Norm kann bisher nicht mit einem einfachen Sensor im inline Betrieb, sondern nur offline mit sehr kostenintensiven Laborgeräten überprüft werden.
Projektziel:
Entwicklung eines chromatographisch-optischen Wasserstoffsensors zur präventiven Qualitätssicherung des Energiesystems Brennstoffzelle.
Vorgehensweise:
Die Hochschule Reutlingen entwickelt zur initialen Aufkonzentration der Gaszusammensetzung Trennzellen, wie die bei der Gaschromatographie verwendet werden. Dies sind speziell definierte, mit Kieselgel gefüllte Rohre zur zeitlich selektiven Akkumulation der bekannten Schadstoffe. Im technologischen Teil des Teilprojektes der Fa. ROAD wird der bekannte OSA Sensor zum kombinierten Einsatz mit einer Trennzelle und für den Einsatz mit Gas entwickelt und ertüchtigt. Darüber hinaus wird die Steuerung des Sensorsystems, der flexiblen Anbindung an die Gasapplikation, vom Erzeuger bis zum Einsatz in Brennstoffzellensystemen, entwickelt und qualifiziert sowie die Fertigung vorbereitet.
Die Anteile der erlaubten Fremdgase sind zum Teil im ppm- und ppb-Bereich. Um diese kleinen Anteile optisch zu detektieren ist es nötig, den Sensor in zwei funktionelle Einheiten aufzuteilen. In der ersten Einheit wird das Gasgemisch anhand von Trennsäulen aufgetrennt bzw. zeitlich aufkonzentriert, im zweiten Schritt werden die aufgetrennten Anteile von einem optischen Sensor (OSA) über ihre individuellen Absorptionsbanden detektiert.
Verwertung:
Die Wasserstoff-Roadmap Baden-Württemberg beschreibt auf den Seiten 20/21 sehr gut die Notwendigkeit einer 'Nullfehlerstrategie' bei der Komponentenfertigung einer Brennstoffzelle, um die Nutzungsdauer von zwei bis drei Jahrzehnten zu erreichen. Wird diese jedoch mit verschmutztem Wasserstoff betrieben, zerstört dieser Umstand alle vorausgegangenen Bemühungen. Das zukünftige Sensorsystem soll die Brennstoffzelle schützen und damit alle Bemühungen der Herstellerkette vor Defekten durch verunreinigten Wasserstoff. Das Marktpotential für das Sensorsystem der Firma ROAD liegt alleine in Baden-Württemberg bei mehreren tausend Einheiten im Jahr.
Ziel des Vorhabens ist die wirtschaftliche und Ressourcen-effiziente Gewinnung pflanzlicher Wertkomponenten. Hierbei soll ein dreistufiges, kaskadenartiges Verfahrenskonzept erarbeitet werden. Zunächst werden die ätherischen, also die flüchtigen Komponenten mittels Wasserdampfdestillation gewonnen. Hierbei verbleiben jedoch sehr häufig gering wasserlösliche Komponenten wie z.B. Thymol und Carvacrol im sogenannten Hydrolat zurück, die dann in der Regel verworfen werden. Um auch diesen Anteil entsprechend nutzen zu können, soll eine Festphasenkartusche integriert werden, um die Wertkomponenten des Hydrolats auf funktionalisiertem Kieselgel zu binden. Nach Abschluss der Wasserdampfdestillation werden die nicht wasserlöslichen Komponenten des Pflanzenmaterials mittels konventioneller Solventextraktion bzw. mittels sogenannter 'Grüner Extraktionsverfahren', wie beispielsweise der Heißwasserextraktion (PHWE), extrahiert. Parallel dazu erfolgt die Elution der gebundenen Komponenten von der Festphasenkartusche mittels organischer Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethanol. Durch eine Variation von Betriebsparametern soll außerdem der Einfluss auf die Qualität und die Quantität der erhaltenen Komponenten bewertet werden. Eine sich an den Prozess anschließende Aufreinigung der erhaltenen Extrakte bzw. ätherischen Öle gewährleistet die jeweils erforderliche Produktreinheit in Pharmaqualität. Dieser Prozess soll anhand ausgewählter Beispielsubstanzen und Pflanzen exemplarisch untersucht werden. Durch eine anschließende physikochemische Modellierung des Prozesses wird ein allgemein anwendbares Auslegungswerkzeug für eine integrierte Gewinnung von hochreinen Substanzen aus Pflanzen erarbeitet. Anhand von Skalierungsstudien im industriellen Umfeld wird diese bewertet.