Modulare miniaturisierte photoakustische Gassensorik zur dezentralen Prozessüberwachung

Motivation
Miniaturisierte photoakustische Spektroskopie (PAS)‐Sensoren bieten ein enormes Potential zur kostengünstigen, dezentralen Überwachung von Gas‐ Zusammensetzungen. Durch die Integration verschiedener optischer Emitter in einen miniaturisierten Sensor könnte eine Vielzahl von Gasen in sehr kleinen Konzentrationen detektiert werden. Üblicherweise werden gerade in der Verfahrenstechnik dafür heute sehr aufwändige und teure optische Spektrometer verwendet.

Ziele und Vorgehen
In ModPAS werden PAS‐Sensoren zur Überwachung von Gasbestandteilen für die Biogas‐Aufbereitung und Einspeisung ins Gasnetz erforscht. PAS‐Sensoren bestehen im Wesentlichen aus den Komponenten Infrarot‐ Emitter oder Laser‐Emitter, Zelle, Detektor sowie deren Integration und Elektronik. Im Projekt soll die PAS‐Gassensorik so weiterentwickelt werden, dass mehrere thermische und optische Emitter in einem miniaturisierten, kostengünstigen Sensor‐Konzept kombiniert werden, mit dem sich parallel verschiedene Gas‐Bestandteile analysieren lassen. Von den Partnern werden systematisch drei Forschungspfade verfolgt: Miniaturisiertes Low‐cost System (Pfad 1), Cost/Performance‐ optimiertes System (Pfad 2) und Experimentelles high‐performance System (Pfad 3).

Innovation und Perspektiven
Die erforschten Systeme sollen hinsichtlich Sensitivität und Selektivität eine vergleichbare Performance wie etablierte große und teure Messgeräte erreichen, bei deutlich kleinerem Bauraum, geringerer Fertigungskomplexität und geringerem Energiebedarf. ModPAS soll damit eine hochempfindliche, dezentrale und konfigurierbare Überwachung von Biogas ermöglichen. Die erforschten Sensor‐Konzepte sollen perspektivisch auch auf andere Anwendungen übertragen werden können.