Mit hochempfindlichen Halbleiter-Sensoren Lecks in Gasrohren frühzeitig entdecken
Wenn giftige Gase austreten, sind Menschen in Gefahr. Im schlimmsten Fall kommt es zur Explosion. Gasspürgeräte sollten daher schon geringste Konzentrationen von Methan oder Ethan, die aus Erdgas- und Biogasrohren entweichen, messen können. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt La-NoSe erforscht neue, hochempfindliche Sensoren auf Basis von nanostrukturierten Halbleitern.
Gasspürgeräte mit Halbleiter-Sensoren verbessern
Gasspürgeräte sind essenziell für die Sicherheit von Erd- und Biogasrohrnetzwerken. Mit ihnen werden die Rohre regelmäßig auf Leckagen untersucht.
Die Forschungspartner des Verbundprojekts „Nanostrukturierte Metalloxide für Licht aktivierte Niederenergie-Halbleitergassensoren (La-NoSe)“ haben zum Ziel, das Aufspüren von austretenden brennbaren Spurengasen durch hochempfindliche Halbleiter-Gassensoren zu verbessern.
Die neuartigen Halbleiter-Materialien weisen eine sehr große „innere“ Oberfläche auf. Durch diese kann die Empfindlichkeit des Sensors wesentlich erhöht werden. So haben diese Sensoren den Vorteil, dass sie weniger als ein Teilchen in einer Million erkennen. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind ihre Stückkosten zudem vergleichsweise gering.
Halbleiter-Sensoren ohne Risiko aktivieren
Bisher mussten die Sensoren aber auf Temperaturen von ca. 300 – 600 °C hochgeheizt werden, damit die notwendigen chemischen und physikalischen Prozesse aktiviert werden konnten. Diesen energieaufwändigen und auch riskanten Prozess wollen die Forscher im Projekt La-NoSe durch eine Aktivierung mit sichtbarem Licht vollständig ersetzen. Damit kann ein sicherer und einfacher Nachweis von brennbaren Gasen ermöglicht werden.
Zu diesem Zweck arbeiten die Forscher daran, nanostrukturierte Sensorschichten einzusetzen. In diesen Schichten ist die notwendige optische Aktivierungsenergie soweit verringert, dass der Einsatz von sichtbarem Licht möglich wird. Dafür erforschen und testen die Forschungspartner im Projekt La-NoSe Schichten aus nanostrukturiertem Indiumoxid.
Gasspürgeräte, die auf diese Weise verbessert werden, können die Sicherheit bei der Prüfung von Gasrohren wesentlich erhöhen. Mit der frühzeitigen Erkennung auch von kleineren Leckagen werden zudem die Reparatur- und Wartungskosten deutlich reduziert. Damit können sich mittelständische Unternehmen auch auf dem internationalen Markt für Gasspürgeräte gut positionieren.