Verbundprojekt: H2-DruckSens-Wasserstofftaugliche Drucksensoren aus keramischen Sensorkörpern mit hochempfindlichen Sensorschichten; TV: Entwicklung und Konstruktion Gesamtsensor mit mechanischer Prozessanbindung und Elektronik
Zeitraum
2020-07-01 – 2022-12-31
Bewilligte Summe
92.754,62 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETB029C
Leistungsplansystematik
Brennstoffzellen - Weitere Technologien und nicht zugeordnet [EA2259]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
In diesem Verbundprojekt soll ein hochbelastbarer, wasserstofftauglicher Drucksensoraufbau mit qualitativ hochwertigen Messeigenschaften und einem, verglichen mit dem Stand der Technik, einfachen und kostengünstigem Aufbau entwickelt werden. Das zu verwirklichende Konzept der Drucksensorfamilie beinhaltet einen Verformungskörper mit einer Membran aus hochfester Keramik, deren Permeationsrate für Wasserstoff um viele Größenordnungen geringer ist als in Stahl und keine Wasserstoff-Versprödung erleidet. Dafür eignet sich insbesondere Aluminiumoxid (Al2O3) mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit, sehr geringer Wasserstoffpermeation und hohem Isolationswiderstand sowie Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid (Y:ZrO2), ausgezeichnet durch sehr gute mechanische Eigenschaften und kleiner Kristallitgröße sowie Mischkeramiken mit kombinierbaren Eigenschaften. Insbesondere die Bruchdehnungsspannung von Al2O3 muss entscheidend erhöht werden. Herausfordernd ist die zu entwickelnde Stahl-Keramik Verbindungstechnik die es erlaubt, das membranförmige Messelement mit einem Stahlgrundkörper so zu verbinden, dass über die gesamte Lebensdauer die Dichtigkeit gegen hohen Wasserstoffdruck gewährleistet ist. Ein wesentlicher Punkt des Konzepts ist der Einsatz neu entwickelter hochempfindlicher Sensorschichten auf der sich nur sehr minimal elastisch verformenden Membran, um trotzdem ein druckproportionales elektrisches Sensorsignal zu erzeugen. Die piezoresistive Sensorschicht dient zur hochempfindlichen Umwandlung der Membrandehnung in eine elektrische Widerstandsänderung. Die Sensorschichten aus Metall-Kohlenstoff bzw. aus Chrom-Stickstoff weisen hohe Dehnungsempfindlichkeiten, hohe elektrische Stabilitäten und hohe Temperaturbelastbarkeiten auf. Eine integrierte eigensichere Elektronik verarbeitet die Rohsignale und stellt standardisierte Signale zur Verfügung. Neu sind die konsequent auf beste Wasserstofftauglichkeit zu entwickelnden Komponenten und der Gesamtaufbau des Sensors.
Weitere Informationen