Herstellung der Aerogele an der TUHH

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Herstellung der Aerogele an der TUHH"

Paulina Sabine Fuhrmann
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Herstellung der Aerogele an der TUHH Juni 2017

2 Unsere Motivation Nutzung von Hochdruckprozessen zur Herstellung neuer nanoporöser Materialien Herstellung nicht nur im Labormaßstab, sondern auch für Tests bei den Anwendern Verfahrenstechnische Entwicklung der Prozesse, um den Energiebedarf und die Kosten zu minimieren Große Freude daran, dass jemand unsere Produkte und Verfahren wirklich braucht und anwendet! 2

3 Warum nanoporöse Materialien? Porosität ist sehr hoch: neue Möglichkeiten für Leichtbau Innere verfügbare Oberfläche ist auch sehr hoch: Träger von Katalysatoren, Wirkstoffen, Pigmenten, Aromen etc. Enthalten viel Luft in kleinen Poren: beste thermische Isolation der Welt! Barfuß auf dem Trockeneis!!! 22 C -76 C 3

4 Warum nanoporöse Materialien? Und sie sind einfach faszinierend. 4

Entfernung vom Lösungsmittel unter Druck: Erhaltung der Struktur

5 Warum Hochdruck? Eiweiß Gekochtes Ei Getrocknetes Ei (unter Hochdruck) getrocknet Entfernung vom Lösungsmittel unter Druck: Erhaltung der Struktur In der Praxis: Extraktion des Lösungsmittels aus dem Gel mit CO 2 unter erhöhtem Druck (überkritische Trocknung) 5

Herstellung von Aerogelen: Überblick Katalysator EtOH Sol Gel Lösungsmittelaustausch Air + Gel = Aerogel Überkritische Trocknung Aerogel Neue Anlage: bis 50

6 Herstellung von Aerogelen: Überblick Katalysator EtOH Sol Gel Lösungsmittelaustausch Air + Gel = Aerogel Überkritische Trocknung Aerogel Neue Anlage: bis 50 Liter Aerogel in einem Batch Ausreichend für Master Batches / Prototypen für die Tests in der Industrie Weltweit einmalig in dieser Größe an einer Universität! 6

7 Welche Stoffe werden verarbeitet? Lösungsmittel: Ethanol, Aceton, Isopropanol. Gel: anorganische und organische Polymere (insbesondere Biopolymere) 7

016 W/mK Ziel: atmende Isolation für Innenräume Erstes Pilotprojekt in

8 Was haben wir bereits geschafft? BASF: Slentite Superisolation: λ < W/mK Ziel: atmende Isolation für Innenräume Erstes Pilotprojekt in Hamburg! Kooperation TUHH-BASF seit 2010 Pilotanlage in Lemförde (> 500 L) seit 2015 Produktionsanlage in Vorbereitung 8

Neue Entwicklung: Herstellung von kleinen Aerogelpartikeln Precursors mixing Monolitic Gel Supercritical extraction Aerogel monolith Crosslinking

9 Neue Entwicklung: Herstellung von kleinen Aerogelpartikeln Precursors mixing Monolitic Gel Supercritical extraction Aerogel monolith Crosslinking Supercritical extraction Microspherical aerogel Gel particles Herstellung von Aerogelpartikeln im 50 Liter-Maßstab Maßschneiderung der Partikelgröße 9

10 Neue Entwicklung: Herstellung von kleinen Aerogelpartikeln EU Projekt Nanohybrids (12 Partner) New generation of nanoporous organic and hybrid aerogels for industrial applications: from the lab to pilot scale production Anwendungen: Adsorption und Lebensmittelbereich Erste essbare Aerogeleder Welt werden an der TUHH hergestellt! (Food Lab im Technikum, 2.OG) This project has received funding from the European Union s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No

11 Was braucht man für eine überkritische Trocknung? Druckbehälter (Extraktor) CO 2 -Tank Pumpen für den kontinuierlichen CO 2 -Fluss Rückgewinnung von CO 2 und Lösungsmittel (Entspannung und Destillation) Vorsichtmaßnahmen: Ex-Schutz, Lüftung Prüfung der Druckbehälter durch TÜV Gaswarnsystem: CO 2, Sauerstoff, organische Lösungsmittel Alles in unserer technischen Halle installiert! 11

12 TAG-NUMMER P-101 W-201 W-202 B-301 W-301 B-401 B-402 P-401 W-401 P-501 B-601 B-602 B-701 B-702 W-701 W-901 W-902 W-1001 Thermostat Thermostat Vorlage Sprühprozess- Verdichter Auffangbehälter Auffangbehälter Thermostat Kryostat BENENNUNG CO2-Pumpe Kreisgasvorw ärmer Kreisgasvorw ärmer Druckbehälter 25 l Kreisgasvorw ärmer Druckbehälter 64 l Sprühprozess Pumpe Thermostat Autoklav Kohlendioxid Abscheider 4 l Lösungsmittel Abscheider 8 l Lösungsmittel Abscheider Kreisgaskondensator Kreisgaskondensator Kreisgaskondensator TECHNISCHE DATEN 3x34 l/h (102 l/h) Hersteller Jaeggi Bern IKA HBC10 Control Hersteller Ernst Haage IKA HBC10 Control Hersteller Kempe Hersteller Hersteller Bischoff IKA HBC10 Control Hofer Hersteller Ernst Hersteller Hersteller Ernst Haage Hersteller IKA HBC10 Control Hersteller Leistung 7,5 kw Baujahr 1994 Leistung 2,65 kw Baujahr 1987 Leistung 2,65 kw Baujahr 2015 Baujahr 2015 Chromatography Leistung 2,65 kw Haage Baujahr Baujahr 1986 Baujahr Leistung 2,65 kw Baujahr 2015 V= 0,66 l / V = 5,38 l V = 24,5 / 9 l V= 64 l / V = 5 l V= ca. 10 l Baujahr 1986 V= ca. 25 l V= 7,85 / 7,4 l V= ca. 25 l V= 5,8 l V = 3,9 / 3,6 l MAX.ZUL.DRUCK (barü) bar bar / bar 350 / - bar 350 / 10 bar - bar bar 350 / - bar bar 350 / - bar bar 770 bar ZUL.MIN / MAX TEM P. ( C) C C / C 250 C 150 C 250 C C C C 250 C C 120 C C 120 C C 250 C ' C C C WERKSTOFF / & Herstellung in 50 Liter Maßstab: unsere neue Anlage (vollständig) 12

13 Herstellung in 50 Liter Maßstab: unsere neue Anlage (vereinfacht) CO 2 CO 2 -Regeneration Druckbehälter Separatoren 13

14 Herstellung in 50 Liter Maßstab: unsere neue Anlage Aufbau der Anlage Planung: TVT-Mitarbeiter Sicherheitskonzept: Fa. Mothes Hochdrucktechnik Druckbehälter: Fa. Mothes Hochdrucktechnik Aufbau der Peripherie: Techniker V8 und Forschungswerkstatt Maschinenbau Elektrische Steuerung und Ex-Schutz: Forschungswerkstatt Elektrotechnik, Fa. Eurotechnica Lüftung, Anschlüsse etc: Fa. HKE und technischer Betriebsdienst TUHH Gaswarnsystem: Firma Dräger DANKE AN ALLE BETEILIGTEN!!! 14

15 Zukunft ist schön! Wir freuen uns auf neue Ergebnisse, Projekte und Produkte! und präsentieren diese gern: 4 th International Seminar on Aerogels September 2018 in Hamburg 15

Ähnliche Dokumente

Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Hochdrucktechnik Bau von Forschungs- und Technikumsanlagen

Unternehmensprofil Das Unternehmen Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH ist ein innovatives Unternehmen, welches über eine 20-jährige Erfahrung auf dem Gebiet der Arbeit mit nahe- und überkritischen Medien