Projekt »DRUIDE« (abgeschlossen)

Im Projekt DRUIDE hat Fraunhofer IPM zusammen mit industriellen Partnern an der Entwicklung eines gedruckten Gassensorsystem zur Zustandsüberwachung gasabsorbierender Filter in Brennstoffzellen gearbeitet. Im Fokus standen Sensoren, die selektiv auf das zu messende Gas reagieren, kostengünstig herstellbar sind und mit geringem Energieverbrauch betrieben werden können. 

Ziel der Entwicklung waren innovative Sensoren, die auf kolorimetrischen Nachweismethoden basieren und dafür speziell angepasste Farbumschlagsmaterialien nutzen. Die Farbstoffe reagieren selektiv auf ein bestimmtes Zielgas. Infolge einer chemischen Reaktion kommt es zu einer Farbänderung, die direkt mit der Konzentration des Zielgases korreliert. Im Rahmen des Projektes wurden selektive Farbstoffe für die Zielgase Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO_x), Ammoniak (NH₃) und Schwefelwasserstoff (H₂S) synthetisiert und erprobt. 

Die Herstellung der Sensorsysteme erfolgte im Inkjet-Verfahren. Mit dieser Methode lassen sich komplette Sensorarrays fertigen, die auf unterschiedlichen gassensitiven Schichten und Substraten basieren. Dadurch soll zukünftig mit minimalem Materialaufwand ein optischer Sensor zur Erkennung von Filterdurchbrüchen kostengünstig hergestellt werden. 

Die Aufgabe von Fraunhofer IPM im Projekt bestand in der Synthese und Charakterisierung der gassensitiven Farbstoffe. Diese wurden im Anschluss zusammen mit DataPhysics Instruments GmbH in druckbare Tinten überführt und darauf aufbauend ein stabiler Inkjet-Druckprozess entwickelt. Parallel zur Materialentwicklung konzeptionierte und entwickelte die smartGAS Mikrosensorik GmbH einen mehrkanaligen Demonstrator, der ausführlich im Labor charakterisiert wurde. Die dabei erzielten Erkenntnisse flossen kontinuierlich in die weitere Material- und Prozessoptimierung ein.