Kontrolle von Qualität, Leistung und Kosten von industriellen Gasgeneratoren.

Sauerstoffmessungen mit Sensoren auf Zirkoniumdioxidbasis kontrollieren Qualität, Leistung und Kosten.

In diesem Blog befassen wir uns mit der Bedeutung von Sauerstoffinstrumenten aus Zirkoniumdioxid für die Aufrechterhaltung der Betriebseffizienz von industriellen Stickstoff- und Sauerstoffgasgeneratoren.

Warum sind Sensoren auf Zirkoniumdioxidbasis ideal für diese Anwendung?

Zirkoniumdioxid (ZrO2) zeichnet sich durch seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, seine Stabilität bei hohen Temperaturen, seine Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, seine chemische Inertheit und seine gleichmäßige Struktur aus. Diese Eigenschaften machen Zirkoniumdioxid zu einem idealen Material für den Einsatz in Hochleistungs-Sauerstoffsensoren, insbesondere für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

Anwendungsschwerpunkt: Vergleich von Druckwechseladsorption (PSA) und Membrantechnologien für die Stickstoff- und Sauerstofftrennung

Der Markt für industrielle Stickstoff- und Sauerstoffgasgeneratoren hat sich in den letzten Jahren erheblich vergrößert, da die Hersteller von der traditionellen Lagerung von Gasen in Bulk- oder Flaschenform auf die Vor-Ort-Erzeugung umsteigen und zu bedarfsgesteuerten Systemen übergehen. Lokale On-Demand-Gaserzeugungssysteme bieten mehr Flexibilität, sind kostengünstiger und machen den Straßentransport und viele Gesundheits- und Sicherheitsprobleme überflüssig, die mit der Lagerung in Großsilos und der manuellen Handhabung von Gasflaschen verbunden sind.

Die beiden gebräuchlichsten Methoden zur Abtrennung von Stickstoff und Sauerstoff aus Druckluftströmen sind die Druckwechseladsorption (PSA) und Membranfilter.

PSA-Generatoren verwenden Druckbehälter, die Molekularsiebe enthalten. Diese verwenden entweder Kohlenstoff zur Stickstofferzeugung oder Zeolith zur Sauerstofferzeugung. Ersteres adsorbiert selektiv die kleineren Sauerstoffmoleküle und lässt Stickstoffmoleküle durch den Behälter, während letzteres selektiv Stickstoff adsorbiert, um einen hochreinen Sauerstoffstrom zu erzeugen. Die meisten Systeme verwenden zwei Adsorptionsbehälter, die abwechselnd regeneriert werden, wenn die Molekularsiebe gesättigt sind.

Membransysteme trennen auch Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle aus dem komprimierten Strom der atmosphärischen Luft ab. Anstelle von Molekularsieben verwenden sie eine Reihe von hohlen, halbdurchlässigen Polymerfasern, die in Bündeln innerhalb von Membrankartuschen angeordnet sind. Jede Faser enthält mikroskopisch kleine Poren, die in der Regel zwischen 0,03 und 10 Mikrometer groß sind. Diese sind so bemessen, dass sie Sauerstoffmoleküle durchlassen, größere Stickstoffmoleküle jedoch zurückweisen, die durch jede Faser in ein geeignetes Sammel- und Speichergefäß fließen.

Wo werden PSA und Gasgeneratoren eingesetzt?

PSA- und Membran-Gasgeneratoren können Stickstoff und Sauerstoff in außergewöhnlich hoher Reinheit produzieren, oft mehr als 99 %. Dies ist in der Halbleiter- oder Medizinbranche von entscheidender Bedeutung, wo Verunreinigungen die Ausbeute beeinträchtigen oder ein potenzielles Risiko für Patienten darstellen können. Bei anderen Anwendungen, wie z. B. der Stickstoffüberlagerung in Schiffen, die flüchtige Güter transportieren, sind die Zuverlässigkeit des Systems, die Produktionskapazität und die Reinheit ebenso wichtig.

Warum ist eine Sauerstoffmessung notwendig?

Hier ist ein präzises Gasmess- und -regelsystem von entscheidender Bedeutung - womit wir wieder bei der Bedeutung von Zirkoniumdioxid-Sensoren wären.

Zirkoniumdioxid-Instrumente bieten hervorragende mechanische und chemische Eigenschaften. Im Gegensatz zu konkurrierenden Technologien sind die von PST hergestellten Zirkoniumdioxid-Sensoren darauf ausgelegt, den Sauerstoffpartialdruck in Gasen zu messen, nicht den prozentualen Anteil der Sauerstoffkonzentration. Dieser Ansatz ermöglicht extrem genaue Messungen, ohne dass Referenzgase benötigt werden, was sie ideal für den Einsatz in industriellen Gasgeneratoren macht, wo sie in der Regel an jeder Auslassstufe sowohl für die Prozesskontrolle als auch für Qualitäts- und Sicherheitszwecke angebracht werden.

Aus Sicht der OEMs (Original Equipment Manufacturers) und der Endnutzer von Stickstoff- und Sauerstoffgasgeneratoren bieten unsere Sauerstoffsensoren aus Zirkoniumdioxid zahlreiche Vorteile.

Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit unserer Zirkoniumdioxid-Sauerstoffmessgeräte spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Energieeffizienz, der Gasqualität und der Konformität industrieller Gasgeneratoren und gibt OEMs und Endverbrauchern gleichermaßen Sicherheit.

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Wussten Sie das?

Zirkoniumdioxid kommt in der Natur in dem Mineral Baddeleyit vor. Dieses ist relativ selten, weshalb die meisten Zirkoniumdioxide aus Zirkonsand (Zirkoniumsilikat) durch chemische Zersetzung oder thermische Dissoziation gewonnen werden.

Zirkonsand ist in Australien, Teilen Asiens und auf dem südlichen afrikanischen Kontinent weit verbreitet. Zirkon bildete sich im Laufe von Jahrtausenden in Sandablagerungen, in denen sich schwerere Metallelemente im Laufe der Zeit durch die Einwirkung von Wind und Wellen verfestigten. Der Zirkongehalt in diesen Lagerstätten kann von wenigen Prozent bis zu etwa fünfzig Prozent reichen. Wo es wirtschaftlich rentabel ist, wird das Erz abgebaut und dann durch Spiralseparatoren gewaschen, wobei eine Mischung von Metallen einschließlich Zirkon zurückbleibt. Diese werden durch Ausnutzung der unterschiedlichen magnetischen, elektrostatischen und Dichteeigenschaften der einzelnen Elemente getrennt.

Zirkon wird nicht nur als Basis für Zirkoniumdioxid verwendet, sondern kann auch zu Zirkonium verarbeitet werden, das in der Nuklearindustrie und als Legierungszusatz zu Aluminium und Stahl verwendet wird, um deren mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.