Fokussierte Lösungen für alle Aspekte bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Riken Keiki ist seit der frühen Entwicklungsphase an der Forschung und Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien beteiligt. An den Produktionsstandorten für Lithium-Ionen-Batterien wind weltweit sind über 10.000 Einheiten im Einsatz. RIKEN KEIKI verbessert die Sicherheit der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien weiterhin durch kontinuierliche Verbesserung und integriert die Bedürfnisse der Kunden in seine Produkte.

Gasüberwachung für Beschichtungs- und Trocknungsprozesse

 

Messung verdampfter brennbarer Gase bei hoher Temperatur.

Hochhitzebeständige Inline-Messung.

Halten Betriebstemperaturen bis zu 200 °C stand.

Ideal für Beschichtungs- und Trocknungsprozesse.

 

Messen Sie die Gaskonzentration genau in der Mitte des Abluftkanals.

Das Design mit Inline-Sensor (250 mm) ermöglicht herkömmliche Diffusion am Sensor ohne zusätzliche Pumpe.

 

ATEX/IECEx/UL-Zertifizierungen/Zulassungen. Explosionsgeschützte Ausführung. Weltweit anerkannte Zulassungen!

 

Wiederstandsfähig gegen Verunreinigungen durch Silizium, welche die Sensitivität herkömmlicher Sensoren beeinträchtigen. In flüchtigen organischen Siliziumatmosphären beeinträchtigt eine katalytische Kontamination (Bildung eines SiO2-Films) aufgrund chemischer Reaktionen die Empfindlichkeit des Sensors für die katalytische Verbrennungsmethode.

 

Silizium Kontamination

Mit Silizium kontaminierte Sensoren können keine korrekten Messwerte liefern, da die Reaktion auf NMP beeinträchtigt ist. Aus diesem Grund hat RIKEN Maßnahmen ergriffen, um den Empfindlichkeitsverlust des Sensors zu reduzieren.

Ethanol wird häufig als Kalibriergas verwendet, das relativ einfach zu beschaffen und zu handhaben ist. Da Ethanol jedoch ein geringes Molekulargewicht hat, kommt es zu einer Reaktion mit „siliziumkontaminierten, beschädigtem Sensor“. RIKEN KEIKI gelang es, die Verschlechterung zu unterdrücken, um die genaue NMP-Gaskonzentration mit einem auf Ethanol kalibrierten Sensor anzuzeigen.

Gerätevergleich zur Überwachung brennbarer Gase

Wichtigkeit der Gasdetektion

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Warum ist es bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien wichtig Gase zu detektieren

Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien werden in Prozessen Gase verwendet oder erzeugt, die brennbar oder giftig sein können. Das Überschreiten der zulässigen Konzentrationen dieser Gase kann eine Gefahr für Ihr Personal und Ihre Ausrüstung darstellen. Schützen Sie Ihre Mitarbeiter und Ihr Eigentum, indem Sie Gaswarngeräte installieren, die für Anwendungen in der Lithium-Ionen-Herstellung konzipiert sind.

Herstellungsprozess für Lithium-Ionen-Batterien:

Elektrodenfertigung - Trocknungsprozess

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Bei der Herstellung von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien wird NMP als Lösungsmittel verwendet. NMP verdampft erst bei hohen Temperaturen während des Trocknungsprozesses. Mit zunehmender NMP-Konzentration steigt die Explosionsgefahr. Ein idealer Ort zum Nachweis von NMP ist der Abgaskanal. Durch die direkte Einführung der Sonde in den Abluftkanal erfolgt die Erkennung von NMP in der Mitte des Kanals und kann hohen Temperaturen und hohen Konzentrationen standhalten.

RIKEN KEIKI Produkte für Trocknungsprozesse

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GD-A2400

Ex-proof

0°C ~ +160°C

 

SD-2500

Concentration display

Ex-Proof

0°C ~ +160°C

 

SD-2600

Concentration display

Ex-Proof

0°C ~ +260°C

 

 

SD-2700

Ex-proof

0°C ~ +250°C

 

Batteriezellenbau - Elekrolyte-Füllprozess

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In Elektrolyten werden verschiedene Lösungsmittel eingemischt, beispielsweise DMC, EMC und DEC. Diese können bei Verdampfung explodieren, daher sind Gasdetektoren erforderlich.

Gaswarngeräte für Elekrolyte-Füllprozesse

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SD-D58 (HW-Sensor)

Konzentrationsanzeige

Pumpeneinheit

Ex-proof

 

SD-1GP

Konzentrationsanzeige

Katalytischer Sensor

Pumpeneinheit

Ex-proof

 

SD-1RI

Konzentrationsanzeige

Diffusion

NDIR-Sensor

Ex-proof

 

SD-1EC

Konzentrationsanzeige

Elektrochemischer Sensor

Diffusion

Ex-proof

 

SD-1OX

Konzenmtrationsanzeige

Elektrochemischer Sensor

Diffusion

Ex-proof

Zellen-Testprozess

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Jede Lithium-Ionen-Batterie muss einen Test bestehen. Bei der Bewertungsprüfung können aus der Batterie brennbare und giftige Gase entstehen. Die Überwachung der Gaskonzentration ist unerlässlich, um Zünd- und Vergiftungsunfälle während des Testprozesses zu verhindern. Wenn der Gasdetektor das Zielgas erkennt, muss Außenluft aus der Einlass-/Auslassklappe angesaugt werden, um die Gaskonzentration in der Testausrüstung zu reduzieren.

Gasdetektoren für den Test-Prozess

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GD-70D

Konzentrationanzeige

Wechselbare Sensormodule

Pumpeneinheit

Standard G1/4" Einschraubanschlüsse

Herstellungsverfahren für Separatoren

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Im Produktionsprozess von Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien werden Dichlormethan (DCM) und andere Lösungsmittel zu Reinigungszwecken eingesetzt. Für die Messung von Lösungsmittelgasen und brennbaren Gasen in geringer Konzentration sind die Gasdetektoren von RIKEN KEIKI ideale Lösungen für Separatorprozesse.

Gasmonitore für Separator-Produktionsprozesse

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FI-900

Concentration display

Need external sampling unit

Ex-proof

 

SD-1GP

Konzentrationsanzeige

Katalytischer Sensor

Pumpeneinheit

Ex-proof

 

SD-1RI

Konzentrationsanzeige

Infrarot-Sensor

Diffusion

NDIR-Sensor

Ex-proof

 

SD-1GH

Konzentrationsanzeige

Halbleitersensor

Diffusion

Ex-proof

Elektrodenherstellung - Portable Gas Detektoren für den Personenschutz

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Die tragbaren Gasdetektoren von Riken Keiki warnen die Teammitglieder persönlich vor Gasalarmen. Mit dem kleinsten und leichtesten 4-Gas-Warngerät können Arbeiter innerhalb der empfohlenen Atemzone bequem Gasmessgeräte tragen.

 

s

Portable Gasdetektoren

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GX-3R

Portable

ultra-kompakt

Ex-proof

Bis zu 4 Gase

HC/CH4/O2/CO/H2S

 

GX-3R Pro

Portable

ultra-kompakt

Ex-proof

bis zu 5 Gase

CH4/O2/CO/H2S/CO2/SO2

 

GX-6000

Portable

mit Pumpeneinheit

Ex-proof

VOC Gase

 

SP-220 Type SC

Portable

Heißdraht-Halbleitersensor

mit integrierter Pumpe

Leckageprüfgerät

 

SC-8000

Portable

Elektrochemischer Sensor

mit Pumpeneinheit

Ex-proof

Einzelgas-Messgerät

Fernüberwachungssystem
GADMS Lite

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Neben Gasdetektoren steht auch das Originalsystem „GADMS Lite“ von RIKEN KEIKI für den Zugriff auf Fernüberwachung, Konfiguration und Alarmhistorie über einen PC, ein Tablet oder ein Smartphone zur Verfügung.

Absolute Feuchte

Absolute Luftfeuchte wird auch als Wasserdampfdichte bezeichnet und beschreibt die Masse des Wasserdampfes in einem bestimmten Luftvolumen (g/m³).

Spurenfeuchtemessung

Biogas / Gärgas

Gärgas bzw. Biogas entsteht bei der Vergärung von Biomasse aller Art. Biogas ist ein sehr feuchtes Mischgas, bestehend aus CH₄, CO₂, N₂, O₂, H₂S, H₂ sowie NH₃ und besteht demzufolge aus brennbaren und nichtbrennbaren Komponenten. Das Gas kann zur Erzeugung von elektrischer Energie, zum Betrieb von Fahrzeugen oder zur Einspeisung in ein Gasversorgungsnetz eingesetzt werden. Um Erdgasqualität zu erhalten, muss eine energieaufwendige Gasaufbereitung stattfinden um Staub, Wasserdampf sowie diverse Spurenanteile weitestgehend zu entfernen.

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Sauerstoffmessung

Chlorgas messen und analysieren, [Cl2]

Kurzbeschreibung:

Gelblich-grünes, stechend sowie markant riechendes, giftiges Gas. CAS-Nr.: 7782-50-5 

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Chlorgas: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Chlorgas haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Chlorwasserstoff messen und analysieren, [HCl]

Andere Namen: Salzsäure wasserfrei, Hydrogenchlorid, Salzsäuregas, Wasserstoffchlorid, Chloran, CAS-Nr.: 7647-01-0

Kurzbeschreibung:

Farbloses, stechend riechendes und giftiges Gas.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Chlorwasserstoff: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Chlorwasserstoff haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Coulometrischer Feuchtesensor

Es handelt sich um ein absolutes Messverfahren, da Phosphorpentoxid (P₂O₅) zu 100% selektiv auf Wasser reagiert. Es gibt keine Querempfindlichkeiten. Neben der sehr schnellen Ansprechzeit von Trocken auf Feucht, liegen wesentliche Vorteile der AQUATRACE® -Sensoren in ihrer Robustheit und in ihrer Eigenschaft, auch korrosive Bestandteile in Gasen problemlos zu tolerieren (Cl₂, HCl, F₂, HF). Sie neigen außerdem nicht zum Abdriften des Messwertes bei hohen Feuchteereignissen. Die Sensoren lassen sich einfach regenerieren. Die untere Nachweisgrenze der AQUATRACE®-Sensoren liegt bei 0,001 ppm_V bzw. bei 1 ppb_V. Phosphorpentoxid (P₂O₅) hat eine hohe Affinität Wasser zu absorbieren, um in Tetrametaphosphorsäure überzugehen. Es ist ein extrem hygroskopisches Salz. Damit eignet es sich hervorragend, einen feuchtesensitiven Sensor aufzubauen. Das Verfahren geht auf die 1956 entwickelte KEIDEL-Messzelle zurück. Im Umterschied zur KEIDEL-Messzelle ist die sensitive Schicht bei unserem AQUATRACE®-Sensor außen aufgebracht. An zwei Pt-Elektroden liegt eine Zersetzungsspannung größer 2V an, welche die Metaphosphorsäure elektrolysiert. Dabei wird Wasserstoff und Sauerstoff freigesetzt und das Phosphorpentoxid steht wieder zur Absorption von Wassermolekülen zur Verfügung. Damit fungiert das P₂O₅ quasi als Katalysator für die Elektrolyse von Wassermolekülen. Der entstandene Wasserstoff und Sauerstoff wird durch den Gasstrom aus dem System ausgetragen. Der gemessene Zersetzungsstrom I_M ist gemäß des Faraday'schen Gesetzes ein direktes Maß für die Feuchte. Der Volumenstrom muss für eine präzise Messung konstant gehalten werden.

Die Methode eignet sich nicht für die Feuchtebestimmung in NH3 (Ammoniak).

Abb.: Coulometrischer Feuchtesensor DKS-Entwicklung

Cyanwasserstoff | Blausäure messen, [HCN]

Andere Namen: Ameisensäurenitril, Cyanwasserstoffsäure, Formonitril, Hydrogencyanid, Acidum borussicum, Zyklon B, CAS-Nr.: 74-90-8 

Kurzbeschreibung:

Farblose bis leicht gelbliche, flüchtige, brennbare und wasserlösliche Flüssigkeit.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für den Nachweis von flüchtigen Spuren der Blausäure: 

Gasmesstechnik

Für Cyanwasserstoff haben wir spezielle portable oder stationäre Gaswarngeräte für den Spurennachweis. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Dichtheitsprüfung - Heliumlecktest

Beim sogenannten Heliumlecktest wird das zu überprüfende Teil mit dem leichten Inertgas Helium geflutet. Um den Prüfling wird ein Vakuum erzeugt. Ein Heliumdedektor erkennt die geringsten Konzentrationen an Helium, welches z. Bsp. durch kleinste µ-Risse am Prüfteil entweichen konnte.

Drucktaupunkt

Siehe auch Taupunkttemperatur. Der Drucktaupunkt ist eine Temperatur und bezieht sich auf ein unter Druck stehendes Gas (z.B. Druckluft) mit einem bestimmten Druck über oder unter Normaldruck.

Spurenfeuchtemessung

Taupunktmessgeräte

Die Enthalpie ist die Summe aus der inneren Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen eines thermodynamischen Systems. Es ist eine Zustandsfunktion, die bei vielen Messungen in chemischen, biologischen und physikalischen Systemen bei einem konstanten Druck verwendet wird, der durch die große Umgebungsatmosphäre bereitgestellt wird. Der Druck-Volumen-Begriff drückt die Arbeit aus, die erforderlich ist, um die physikalischen Abmessungen des Systems festzulegen, d.h. ihm durch Verschieben seiner Umgebung Platz zu machen.Der Druck-Volumen-Term ist für Feststoffe und Flüssigkeiten unter üblichen Bedingungen sehr klein und für Gase besonders klein. Daher ist Enthalpie ein Ersatz für Energie in chemischen Systemen. Bindungs-, Gitter-, Solvatationsenergien und andere "Energien" in der Chemie sind eigentlich Enthalpieunterschiede. Als Zustandsfunktion hängt die Enthalpie nur von der endgültigen Konfiguration von innerer Energie, Druck und Volumen ab, nicht von dem Weg, der zu ihrer Erreichung genommen wird.

Die Gesamtenthalpie eines Systems kann nicht direkt gemessen werden, da die innere Energie Komponenten enthält, die unbekannt, nicht leicht zugänglich oder für die Thermodynamik nicht von Interesse sind. In der Praxis ist eine Enthalpieänderung der bevorzugte Ausdruck für Messungen bei konstantem Druck, da sie die Beschreibung der Energieübertragung vereinfacht. Auch wenn die Übertragung von Materie in das oder aus dem System verhindert wird, entspricht die Enthalpieänderung bei konstantem Druck der Energie, die durch Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird.

Die Enthalpie eines idealen Gases ist unabhängig von seinem Druck oder Volumen und hängt nur von seiner Temperatur ab, die mit seiner thermischen Energie korreliert. Gase bei üblichen Temperaturen und Drücken kommen diesem Verhalten oft sehr nahe, was das praktische thermodynamische Design und die Analyse vereinfacht.

Erdgas

Erdgas ist ein natürlich entstandenes, brennbares Gasgemisch, welches hauptsächlich aus Methan besteht. Meist ist eine Aufbereitung des Rohgases erforderlich, um giftige, korrosive oder nicht brennbare Bestandteile zu extrahieren. Zudem muss Erdgas entfeuchtet werden. In der Umgangssprache meint man mit dem Begriff Erdgas das verbrauchsfertige Medium.

Formiergase

Durch Formiergase wie H₂ in N₂ sollen Reaktionen erzeugt werden. So wirken Formiergase reduzierend auf Metalloxide und verhindern so die Oxidation. In der Industrie kommen sie als Schutzgas bei der Wärmebehandlung von Metallen zum Einsatz (Schweißen, Löten, Walzen, usw.).

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Sauerstoffmessung

Glove-Boxes

Glove-Boxen werden für Arbeiten unter Schutzgas eingesetzt. Wenn es darum geht, Materialien vor Umwelteinflüssen zu schützen oder die Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen bestimmter Stoffe zu schützen, werden Glove-Boxes sowohl für die Produktion als auch für die Forschung eingesetzt. Der klassische Fall für den Einsatz von Handschuhboxen ist, wenn oxidationsempfindliche Stoffe oder Produkte behandelt oder verarbeitet werden sollen. Dies erfolgt normalerweise durch Erzeugen einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre. Um sicherzustellen, dass diese Atmosphäre den Anforderungen an die Reinheit entspricht, ist es notwendig, das Schutzgasregime in der Box kontinuierlich auf seine verbleibenden Verunreinigungen an Feuchtigkeit und Sauerstoff zu überwachen. Über die verfügbaren Schnittstellen (RS232, TTL, 4 - 20mA, 0-10V) können die Daten ausgegeben und in die Steuerung der Glove-Box integriert werden. Auf diese Weise erhält der Kunde einen Überblick über die Bedingungen, unter denen ein Test oder ein Produktionszyklus ausgeführt wird. Diese Schnittstellen können nach Kundenwunsch konfiguriert werden. Unser Transmitter ist auch als Ersatz für alte, in die Jahre gekommene Sensorik einsetzbar und kann in die vorhandene Steuerung eingebunden werden. Alle AQUATRACE® Sensoren können Sie selber Regenerieren. Somit fallen fast keine Folgekosten beim Einsatz unserer Sensorik an. Wir können alle Flansch-Varianten ermöglichen. Standard ist KF25 und KF40.

Abb.: Glovebox

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Sauerstoffmessung

Industrie 4.0

Der Begriff Industrie 4.0 wurde erstmalig auf der Hannover Messe im Jahre 2011 verwendet. Vertreter aus Wirtschaft und Industrie sowie des Digitalverbandes BITKOM und des Bundesministeriums gründeten die „Plattform Industrie 4.0“. Die Definition des Begriffes wurde wie folgt festgelegt: „…bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie.

Inertgase

Durch reaktionsträge Inertgase wie Argon oder Stickstoff sollen Reaktionen verhindert werden. Oft werden diese Gase zum Explosionsschutz in Industrieanlagen eingesetzt. Weitere Beispiele für Inertgase: Kohlendioxid, Helium, Neon, Xenon, Krypton, Radon

Internet of Things | IoT

Durch die zunehmende Automatisierung, steigende Qualitätsanforderungen sowie die voranschreitende Globalisierung, müssen immer mehr Prozessparameter durch Sensorik erfaßt werden. Transmitter übertragen die Messgrößen an übergeordnete Stellen. Schon lange geht es nicht mehr nur darum die Messdaten zentral zusammenzufassen und wieder zu verteilen. Es wird eine direkte und intelligente Machine to Machine (M2M)-Kommunikation forciert. Der Begriff "Internet of Things" oder kurz IoT dient als Oberbegriff für die Verbindung von elektronischen und mechanischen Bestandteilen mit dem Internet und Intranet. Morderne Transmitter sollen es ermöglichen, dass Aktoren direkt mit der Sensorik kommunizieren können. Durch die stetige Verkleinerung und Leistungsverbesserung von elektronischen Bauteilen (zum Bsp. Arduinos) wird es ermöglicht, dass jeder Transmitter seine eigene Website bekommen kann. Des Weiteren können über Ethernet so einfach Kommandos, Abfragen etc. über HTTP/HTTPS stattfinden. Darüberhinaus kann durch das Einscannen eines QR-Codes am Gerät ein Gerätestatus abgefragt werden. Eine Konfiguration des Transmitterst erfolgt beispielsweise über ein Tablet oder Mobiltelefon, indem eine geschützte WLAN-Verbindung zwischen beiden hergestellt wird. Durch Einbau von "Künstlicher Intelligenz" kann sich der Transmitter selbst bemerkbar machen, wenn er Wartung benötigt oder einfach verschlissen ist. Möglicherweise ist das auch der Weg zu einem einheitlichen Standard bezüglich der derzeit unzähligen Varianten an Bussystemen in der Industrie.

Durch die Speicherung von Messdaten in der Cloud bzw. in Datenbanken, entstehen durch Algorithmen und das in Relationen setzen von verschiedenen Parametern vollig neue Möglichkeiten der Qualitätskontrolle und Vorhersage.

Auch die Fehlersuche im Falle eines Störungsfalles kann so vereinfacht werden. Mußte bisher ein Servicetechniker im Störfall anreisen, kann durch "Augmented Reality" eine Fehlersuche mit Hilfe einer 3D-Brille und eben intelligenter Sensorik sowie Cloud-Daten erfolgen. Eine Analyse wird wesentlich vereinfacht. Getrieben wird diese Entwicklung durch den Wunsch Kosten der Unternehmen zu senken, dabei aber gleichzeitig den Service zu verbessern.

Magnus-Formel

Ein Ansatz der Feuchtemessung ist die Bestimmung der Temperatur, bei der der Sättigungsdampfdruck von Wasserdampf z.B. über Eis erreicht wird. Die Magnus-Formel wurde von einem deutschen Physiker und Chemiker namens Heinrich Gustav Magnus abgeleitet, welche den physikalischen Punkt beschreibt, der flüssige, feste und gasförmige Aggregatzustand eines Stoffes im Gleichgewicht befinden.

E_i(t) = E₀ * exp ((22,46 * t) / (272,62°C + t))

E_i(t) … Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur

t … ist der Taupunkt DP in°C -65°C = t = 0,01°C

E₀ … 6,112 hPa

Spurenfeuchtemessung

Methan messen und analysieren [CH₄]

Andere Namen: Methylwasserstoff, Carban, R-50, CAS-Nr.: 7446-09-5

Kurzbeschreibung:

Farb- sowie geruchloses, brennbares Gas.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Methan: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Methan haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Metalloxid-Taupunktsensoren

Hier kommt am häufigsten Al2O3 (Aluminiumoxid) zum Einsatz. Aufgrund seiner Wechselwirkungen mit Wasser gilt das Oxid als sensitive Schicht und wird für Feuchtesensoren eingesetzt. Das Wasser lagert sich an der Oberfläche des Metalloxides an. Der Sensor ist zweischichtig aufgebaut. Die Basiselektrode ist aus Aluminium auf welchem die poröse Oxid-Schicht aufgebracht ist. Am ehesten könnte man den Sensor mit einem Kondensator vergleichen. Auf der Gegenelektrode wird eine wasserdampfdurchlässige Dünnschicht Gold aufgebracht. Die sensitive Schicht muss möglichst großflächig sein, um eine hohe Empfindlichkeit aufweisen zu können. Der Wasserdampf gelangt durch die Goldschicht in die Poren der sensitiven Schicht und lagert sich an. Durch die chemische Sorption erfolgt die Trennung der Wassermoleküle an der Oberfläche zu einer Hydroxylgruppe. Durch Van-der-Waals-Kräfte können nun weitere Wassermoleküle an die Hydroxylgruppen gebunden werden. Die gebundenen Wassermoleküle stehen nun in einem Gleichgewicht mit der umgebenden Luftfeuchtigkeit und beeinflussen die Kapazität und damit wiederum die Leitfähigkeit des „Kondensators“. Einen Messwert erhält man dann durch eine vergleichsweise einfache Impedanzmessung. Es besteht eine gute Korrelation zur absoluten Feuchte. Alterungseffekte der sensitiven Schicht erfordern eine regelmäßige Kalibrierung, die nicht vom Endkunden vorgenommen werden kann. Auch ist das Verfahren nicht für aggressive Gase geeignet.

Taupunktmessung

Der temperaturabhängige Sättigungsdampfdruck eines Stoffes ist der Druck, bei dem der gasförmige Aggregatzustand im Gleichgewicht mit dem flüssigen oder festen Aggregatzustand steht.

Lange Zeit war bekannt, dass der Sättigungsdampfdruck von Wasser mit der Temperatur stark ansteigt. Fälschlicherweise wurde aber angenommen, dass er bei 0°C vollständig verschwindet. 1801 bewies J. Dalton, dass die bisher bekannten Daten sowohl bei sehr niedrigen als auch bei sehr hohen Temperaturen grob falsch waren. Bei 0°C ermittelte er einen Sättigungsdampfdruck von etwa 6,8 hPa (heutiger Wert: 6,11 hPa). Er zeigte auch, dass in gleichen Temperaturschritten aufgenommene Messwerte einer geometrischen Folge ähneln, bei der der Quotient zweier aufeinanderfolgender Werte nicht ganz konstant ist, sondern langsam abnimmt.

In den Folgejahren gab es zahlreiche Versuche, den Sättigungsdampfdruck experimentell genauer zu bestimmen und durch eine Summenformel zu beschreiben. Größere Fortschritte erzielte erst eine 1844 erschienene Arbeit von Gustav Magnus. In einem ausführlich beschriebenen und einfach durchzuführenden Experiment erhielt er zahlreiche Messwerte, aus welchen er die sogenannte MAGNUS-Näherungsformel postulierte.

Für die meisten Anwensungen in Technik und Wissenschaft greift man noch heute auf diese Formel zurück oder verwendet sogenannte erweiterte MAGNUS-Formeln.

Sauerstoff messen und analysieren [O₂]

Kurzbeschreibung:

Farb- und geruchloses sowie brandförderndes Gas. CAS-Nr.: 7782-44-7 

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Sauerstoff: 

Sauerstoffmessung

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für molekularen Sauerstoff haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Stickoxide messen [NO, NO2, NOx]

Kurzbeschreibung:

NO_x verhalten sie sich in Verbindung mit Wasser als Säurebildner. Schon deshalb wirken sie reizend und giftig (außer Lachgas). Stickoxide haben damit eine umweltpolitische Relevanz erlangt.

Passende Produkte für den Nachweis von Stickoxiden: 

Gasmesstechnik

Für Stickoxide haben wir spezielle portable oder stationäre Gaswarngeräte für den Spuren- und Prozentnachweis. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Molekularen Wasserstoff messen und analysieren [H₂]

Kurzbeschreibung:

Farb- und geruchloses sowie brennbares Gas.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Wasserstoff: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für molekularen Wasserstoff haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Schwefeldioxid messen und analysieren [SO₂]

Andere Namen: Schwefel(IV)-oxid, Schwefligsäureanhydrid, E 220, CAS-Nr.: 7446-09-5

Kurzbeschreibung:

Stechend riechendes, farbloses und giftiges Gas.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Schwefeldioxid: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Schwefeldioxid haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Schwefelwasserstoff messen und analysieren [H₂S]

Andere Namen: Wasserstoffsulfid, Dihydrogensulfid, Sulfan, CAS-Nr.: 7783-06-4

Kurzbeschreibung:

Extem toxisches, farbloses Gas. Geruch nach faulen Eiern.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Schwefelwasserstoff: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Schwefelwasserstoff haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Phosphorpentoxid

Phosphorpentoxid ist eine chemische Verbindung mit der Summenformel P₄O₁₀,wobei der gebräuchliche Name von der Summenformel P₂O₅ abgeleitet ist. Dieser weiße kristalline Feststoff ist das Anhydrid der Phosphorsäure. Es ist ein starkes Trocken- und Dehydratisierungsmittel.

Phosphorpentoxid kristallisiert in mindestens vier Varianten. Die bekannteste umfasst Moleküle von P₄O₁₀. Schwache Van-der-Waals-Kräfte halten diese Moleküle in einem hexagonalen Gitter zusammen. Die Struktur des P₄O₁₀-Käfigs erinnert an Adamantan mit Td-Symmetriepunktgruppe. Es ist eng verwandt mit dem entsprechenden Phosphorsäureanhydrid P₄O₆. Letzterem fehlen terminale Oxogruppen. Seine Dichte beträgt 2,30 g / cm³. Es siedet bei 423 ° C unter atmosphärischem Druck; Wenn es schneller erhitzt wird, kann es sublimieren. Diese Form kann durch schnelles Kondensieren des Phosphorpentoxiddampfes hergestellt werden. Das Ergebnis ist ein extrem hygroskopischer Feststoff.

Abb.: Strukturformel Phosphorpentoxid

Spurenfeuchtemessung

Parts per billion (ppb_V)

Volumenmischungsverhältnis 10^-9 = 1 Milliardstel = 1 ppb_V (part per billion)

Beispielsweise bedeutet 1000 ppb_V H₂O in N₂ = 1 µl H₂O pro Liter Stickstoff.

Parts per million (ppmV)

Volumenmischungsverhältnis 10^-6 = 1 Millionstel = 1 ppm_V (part per million)

Beispielsweise bedeutet 1 ppm_V H₂O in N₂ = 1 µl H₂O pro Liter Stickstoff.

Parts per trillion (ppt_V)

Volumenmischungsverhältnisse 10^-12 = 1 Billionstel = 1 ppt_V (part per trillion)

Beispielsweise bedeutet 1000 ppt_V H₂O in N₂ = 0,001µl H₂O pro Liter Stickstoff.

Partialdruckgefälle

Der Partialdruck ist ein Teildruck eines bestimmten Gases in einem Gasgemisch. Die Gaskomponenten in einem System unterschiedlicher Druckgefälle sind stets um Ausgleich bestrebt. Das Daltonsches Gesetz, welches 1805 von John Dalton formuliert wurde, besagt, dass die Summe aller Partialdrücke bei idealen Gasen gleich dem Gesamtdruck des Gasgemisches ist.

Wasserdampf, verhält sich ebenfalls wie ein ideales Gas, deshalb lautet das Dalton’sche Gesetz:

p_ges = p_N2 + p_O2 + p_Ar + ...+ e_H2O = p_tL + e_H2O,

wobei e_H2O ... Wasserdampfpartialdruck und p_tL ... Partialdruck der trockenen Luft

Pentafluorethan messen und analysieren, [C₂HF₅]

Andere Namen: R-125, CAS-Nr.: 354-33-6

Kurzbeschreibung:

Farbloses Gas mit einem schwachen etherischem Geruch. Nichtbrennbar. Wird als Kälte- sowie Löschmittel eingesetzt. 

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Pentafluorethan: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Pentafluorethan haben wir eine Vielzahl an Lösungen zur messtechnischen Erfassung verschiedener Parameter die in Ihrem Prozess relevant sind. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Phosgen messen und analysieren, [COCl₂]

Andere Namen: Carbonylchlorid, Kohlensäuredichlorid, Kohlenoxychlorid, CAS-Nr.: COCl₂

Kurzbeschreibung:

Phosgen ist ein farbloses Gas. Hoch verdünnt hat es einen süßlichen, konzentriert einen unangenehmen faulig-süßlichen Geruch.

Sicherheitshinweise:

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP):

Passende Produkte für Phosgen: 

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Für Phosgen haben wir portable sowie stationäre Gasmessgeräte für den ppm- und %-Bereich. Sprechen Sie uns einfach an und/oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Gemeinsam finden wir die für Sie beste Lösung.

Relative Feuchte

Der Wasseranteil unserer normalen Umgebungsluft wird allgemein als relative Luftfeuchtigkeit angegeben. Relativ deswegen, weil damit das prozentuale Verhältnis zwischen momentanen Dampfdruck des Wassers und dem Sättigungsdampfdruck des Wassers auf einer reinen und ebenen Wasseroberfläche bei gegebener Temperatur beschrieben wird. Sie gibt an, in welchem Grade die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist.

Saure Gase

Saure Gase sind im allgemeinen Gase die in Verbindung mit Wasser eine Säure bilden. Diese Gase sind meist stark ätzend, korrosiv und giftig bis hochgiftig. Derartige Gase können natürlichen Ursprungs sein, aber auch in chemischen Prozessen als erwünschte und unerwünschte Reaktionsgase entstehen. Mit unserer AQUATRACE®-Geräteserie können wir in nahezu allen Gasen die Restfeuchte bestimmen (außer NH3).

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung

Schwingquarzsensoren - QCM

Hier wir ein Schwingquarz mit einem Polymer beschichtet, welches feuchteempfindlich ist. An dieser Schicht lagert sich Feuchte an. Durch die veränderte Masse ändert sich die Resonanzfrequenz des Quarzes. Diese geringen Änderungen können mit hohem Aufwand registriert werden. Dies funktioniert sogar bis in den ppb-Bereich. Um das zu erreichen, muss die Temperatur sehr genau geregelt werden, da die Grundfrequenz durch die Temperatur maßgeblich beeinflusst wird. Es gibt natürlich maßgebliche Querempfindlichkeiten zu allen Verschmutzungen, die sich auf der Polymerschicht ablagern können. Eine hohe Reinheit des Mediums muss also vorausgesetzt werden.

Spurenfeuchte

Geringe Mengen an Feuchte ( <1% ) werden als Spurenfeuchte, Restfeuchte bzw. Feuchtespuren bezeichnet, welche in ppm_V (Teile pro Millionen), ppb_V (Teile pro Milliarden) oder ppt_V (Teile pro Billion) angeben werden.

Spurenfeuchtemessung

Taupunkttemperatur

Für Luft z.B. beschreibt der Taupunkt bzw. die Taupunkttemperatur einen Temperaturpunkt, der bei einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit und konstantem Druck unterschritten werden muss, damit das im Gas enthaltene Wasser kondensiert. An eben diesem Punkt beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 100%, d.h. die Luft ist mit Wasserdampf gesättigt. Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen, der Taupunkt liegt also höher. In kalter Luft verhält es sich umgekehrt. Das merken wir in den warmen Sommer- und umgekehrt in den kalten Wintermonaten.

Taupunktmessung

Taupunktspiegelhygrometer

Die Messmethode beruht auf einem Spiegel, welcher langsam und kontrolliert abgekühlt wird, bis auf diesem Kondensat nachgewiesen werden kann. Der Wasserdampfpartialdruck am Taupunkt des strömenden Gases ist durch den Wert auf der Dampfdruckkurve gegeben. Das Messverfahren ist sehr aufwendig und zeitintensiv. Eine sorgfältige Messung setzt voraus, dass Gleichgewichtsbedingungen erreicht werden. Das kann nur dadurch erreicht werden, dass der Taupunkt approximativ mit dem Temperaturregime angefahren und mehrfach wiederholt wird. Mit entsprechendem Aufwand ist eine Genauigkeit von +/-0,1°C erzielbar. Ein wesentlicher Vorteil zu allen anderen Messmethoden, welche hier vorgestellt worden sind ist der, dass es einen direkten Bezug zu thermodynamischen Daten gibt und diese Messmethode als Referenzmessmethode verwendet werden kann. Nachteile der Methode sind ganz klar der Zeitaufwand, sowie die Größe der Messapparatur und der Anschaffungspreis. Wir nutzen den Taupunktspiegel als Prüfwerkzeug für unsere AQUATRACE® P2O5-Sensoren.

Taupunktmessgeräte

IR-Fotometrie

Bei der NDIR-Fotometrie werden breitbandige Strahlungsquellen eingesetzt. Aus dem breitbandigen Spektrum der Strahlungsquelle werden spezifische Spektralbereiche absorbiert. Der Messdetektor hinter der Messküvette enthält mindestens zwei separate Kanäle. Beim einfachsten Aufbau hat der Messkanal lediglich einen Interferenzfilter vor dem Detektor platziert und misst somit eine spezifische Strahlungsabsorption. Im Referenzdetekor findet keine Absorption statt. Dieser hat nur einen Interferenzfilter vor dem Detektor mit einem Durchlassbereich von ca. 4µm. Aus diesen beiden Signalen lässt sich dann in die Gaskonzentration in der Messküvette berechnen. Es besteht auch die Möglichkeit mehrere Messkanäle hinter der Messküvette zu platzieren, um z.B. 3 Komponenten simultan zu erfassen.

Bildquelle: witec-sensorik.de

Folgende Gase lassen sich mit NDIR bei uns erfassen:

• Kohlenmonoxid CO
• Kohlendioxid CO2
• Methan CH4
• Ethan C2H6
• Propan C3H8
• Butan C4H10
• Schwefelhexafluorid SF6
• Lachgas N2O

UV-Fotometrie

basiert auf der Absorption von Strahlung im Spektrum zwischen 200nm und 400nm. Für einige wichtige technische Gase hat dieser Bereich eine ausgeprägte Absorptionsbande. Die Messung wird bei dieser Messmethode nicht durch Wasserdampf und Kohlendioxid gestört. Des Weiteren gibt es ein hohes Absorptionsverhalten. Damit können also auch sehr geringe Gaskonzentrationen im niedrigen ppm-Bereich sicher nachgewiesen werden.Bei den von uns eingesetzten Wi.Tec Fotometern, kommen bevorzugt UV-Leuchtdioden zum Einsatz, deren Emissionswellenlängen mit der jeweiligen Absorptionsbande spektral übereinstimmen. Dadurch werden keine zusätzlichen optischen Spektrometer oder Filterelemente benötigt. Man bezeichnet diese Art der UV-Fotometrie daher auch als Nicht Dispersive UV Methode, oder kurz NDUV.

Bildquelle: witec-sensorik.de

Folgende Gase lassen sich messen:

• Schwefelwasserstoff H2S
• Schwefelkohlenstoff CS2
• Schwefeldioxid SO2
• Stickstoffdioxid NO2
• Chlor Cl2
• Ozon O3
• Chlordioxid ClO2

TDLS/TDLAS - Durchstimmbarer Diodenlaser

Für unsere CombiSens Analyzer Series verwenden wir u. a. TDLS-Bänke der Firma Axetris für Gasmessungen. Ein 0,05 nm schmalbandiger Diodenlaser scannt dabei über eine Absorptionsbande des Zielgases und führt dabei eine hochauflösende Nahinfrarot-Absorptionsmessung durch. Die elektronische Auswertung ermöglicht die Trennung der Gasabsorptionsinformationen von den elektrooptischen Systeminformationen, was zu einer Erkennungsmethode führt, die einen physischen Referenzkanal überflüssig macht und eine kontinuierliche Sensorstatusüberwachung bietet. Somit stellen die LGDs von Axetris eine klare Alternative zu anderen Detektionslösungen dar und kombinieren präzise, ​​berührungslose optische Messungen mit hoher Zielgasselektivität, kalibrierfreiem Betrieb, niedrigen Betriebskosten und einfacher OEM-Integration.

Bildquelle: axetris.com

Bildquelle: axetris.com

Technologie-Highlights

• Optische, berührungslose, genaue Lasermessung
• Hohe Zielgasselektivität
• Messung von bis zu zwei Gasen gleichzeitig
• Schnelle Reaktionszeit
• Eigenständig, einfach zu integrieren
• Kontinuierliche Überwachung des Sensorstatus
• Niedrige Betriebskosten
• Option Heißgasmessung bis 220 °C
• Kompakte Lösung für tragbare Messungen

Anwendungen

• Prozesssteuerung: SCR in der Stromerzeugung & Motorenentwicklung, Karbonitrieren von Stahl, Landwirtschaft
• Umwelt: Kontinuierliche Emissionsüberwachung (CEM), Biogas, flüchtig Emissionen, Erdgas, Lecksuche
• Medizinisch: Atemgasanalyse – Gasdetektion in der medizinischen Diagnostik
• Forschung: Klimakontrolle, Umweltstudien

Verpackungsgase

Verpackungsgase werden in der Lebensmittelproduktion zur Verhinderung von Fäulnisprozessen von verpackten Lebensmitteln eingesetzt. Hier kommt hauptsächlich Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid zum Einsatz.

Gasmesstechnik

Spurenfeuchtemessung