EF 2017

Sensoren
Hochrobuste Sensoren liefern präzise und
stabile Zustandswerte
in Bezug auf Wasserstoff zur Herstellung
ihrer eigenen Messzellen
und Sensoren zu beschichten: 316L.
Diese Legierung ist hervorragend
beständig gegen die Versprödung
durch Wasserstoff und nebenbei
noch auf Rang 2 der weltweit produzierten
Edelstähle und somit auch
noch günstig in der Beschaffung.
Durch die Beschichtung von Messzellenrohlingen
mit TiON (Titanoxynitrid)
lassen sich Messzellen
mit einem hohen k-Faktor (Verstärkungsfaktor)
herstellen, die es
wiederum ermöglichen, Verstärkerschaltungen
mit einem hohen
Signal-Rausch-Abstand einzusetzen.
Um einer Permeation von Wasserstoffionen,
die durch eine erhöhte
Temperatur und hohen Druck begünstigt
wird, entgegen zu wirken, können
Messzellen mit einer höheren
Membranstärke ausgelegt werden.
Allerdings bringt eine stärkere
Membrane auch eine Reduzierung
des Ausgangssignals der
Druckmesszelle mit sich. Für diesen
Anwendungsfall hat STW ein
weiteres Schichtpaket entwickelt,
welches durch angepasste Funktionsschichten
einem zu klein werdenden
Signal durch einen entsprechend
höheren k-Faktor entgegenwirkt.
Diese Entwicklung
aus dem STW eigenen Reinraum
bringt auch bei hohen Temperaturen
eine bezahlbare Lösung zur
Herstellung von Sensorik für Wasserstoffanwendungen.
Wasserstoffkompatibles
STW-Messtechnikportfolio
Durch die stetige Weiterentwicklung
der eigenen Technologie zur
Herstellung von Druckmesszellen in
Dünnschichttechnik kann die Sensor-
Technik Wiedemann GmbH (STW)
eine wohl einzigartige Lösung zur
Messung von Zustandswerten von
Wasserstoff darstellen.
H 2 – vielfältig und eigen
Sensor-Technik Wiedemann
GmbH (STW)
www.sensor-technik.de
Es gehört heute zum allgemeinen
Stand der Technik, Wasserstoff
sicher zu handhaben. In der
Luft- und Raumfahrttechnologie, der
Erdölraffinerie, in der Halbleiterfertigung,
als Schutzgas beim Plasmaschweißen,
in der Metallveredelung
oder auch als Quelle der Energie in
Brennstoffzellen findet sich Wasserstoff
heutzutage in vielen kommerziellen
und industriellen Bereichen
wieder. Mit der Liste der möglichen
Anwendungen wächst auch in signifikantem
Maße die Nachfrage nach
geeigneter Sensorik. Allerdings gibt
es zwei besondere Herausforderung
an Produkte im direkten Kontakt
mit Wasserstoff: die Wasserstoffversprödung
und die Permeation
durch Wasserstoffionen.
Durch Wasserstoffversprödung
kommt es zu einer Korrosion des
Metalls, was einer Materialermüdung
gleichkommt. Es kommt zu
Rissbildungen und schließlich zum
Versagen des Materials.
Bei der Permeation wandern Wasserstoffionen
durch verschiedene
Werkstoffe hindurch. Es müssen
also nicht nur medienberührende
Materialen bei der Auswahl berücksichtigt
werden, sondern vielmehr
auch Komponenten, die sich z.B.
hinter einer Sensormembrane befinden,
also nicht unmittelbar mit dem
zu messenden Medium in Kontakt
kommen. Diese problematischen
Eigenschaften von Wasserstoff
schränken die Auswahl von möglichen
Werkstoffen derart stark ein,
dass viele Hersteller von H 2 -kompatibler
Sensorik diese nur mit einer
Vielzahl von Einschränkungen, z.B.
bei der Genauigkeit oder auch der
Lebensdauer, anbieten können.
Die Lösung
STW verfügt über eine wohl einzigartige
Dünnschichttechnologie,
die es ermöglicht, das Material mit
den geringsten Einschränkungen
Die wasserstoffgeeigneten
Messzellen und Sensoren aus der
316L-Gruppe ergänzen das schon
vorhandene M01-Drucktransmitter-Portfolio,
das bereits 1,5 Millionen
Varianten umfasst, um die
Möglichkeit, Druck und Temperatur
von Wasserstoff messen zu können.
Auf den Einsatz kostspieliger
Druckmittler wurde dabei verzichtet.
Der verwendete Edelstahl, wie
auch die Funktionsschichten der
Wheatstone’schen Messbrücke der
Dünnschichtmesszellen, haben die
aufwendigen Dauer- und Lastwechseltests
mit dem Medium Wasserstoff
sehr gut bestanden. Die Kunden
von STW können sich jetzt im
Druckbereich von 3,5 bis 900 bar
einen passenden Transmitter für
das Medium Wasserstoff zusammenstellen.
Unter anderem stehen
20 Druckanschlüsse, 10 elektrische
Stecker und 9 elektrische
Schnittstellen zu Auswahl. Qualifizierungen
nach UL, CE, E1, ASIL,
SIL, PL, geeicht, (ATEX in Vorbereitung)
sind möglich.
Wasserstoff messen und
trotzdem robust bleiben
Die Überdruckfestigkeit bleibt auch
mit der wasserstofffesten Variante
auf sehr hohem Niveau. Beispielsweise
kann die 3,5-bar-Variante bis
zu 20 bar überlastet werden, ohne
Schaden zu nehmen. Da sowohl die
Messzelle, als auch der Druckkanal
aus dem Edelstahl 316L bestehen,
kommt das Medium mit keinem
anderen Material in Berührung, und
keine Dichtung beeinträchtigt die
ausgezeichnete Medienresistenz.
Berstdruck, Genauigkeit, Umwelteigenschaften,
Lastwechselfestigkeit
und EMV-Eigenschaften entsprechen
weitestgehend dem Niveau
der M01-Reihe. ◄
154 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2017