Sensorarrayer för pannor och bilavgaser

Restriktioner och avgifter för emissioner från värmepannor (som genererar värme och ibland elektricitet) förväntas öka i en nära framtid. Lagkrav för utsläpp av kväveoxider och partiklar från dieselmotorer kommer att vara nära nollgränsen år 2007 på den amerikanska marknaden. På grund av detta kommer SCR, selective catalytic reduction, att användas i dieselbilar och lastbilar och i större pannor har detta använts sedan länge. I ett SCR system injiceras ammoniak (eller urea som bildar ammoniak vid > 200°C) i bilavgaserna eller rökgaserna och reagerar i katalysatorn med kväveoxider varvid ofarlig kvävgas och vatten bildas. Även skärpta utsläppsgränserna för andra emissioner som kolväten och kolmonoxid förväntas.

Vid S-SENCE, Swedish Sensor Centre, har vi utvecklat kiselkarbid, SiC, baserade fält effect, FET, sensorer. Detta material gör det möjligt att använda sensorerna vid höga temperaturer och i korrosiva miljöer. Valet av styrematerial (gatematerial), materialets struktur och sensorns arbetstemperatur avgör sensoregenskaper såsom känslighet, selektivitet, och hastigheten hos gassvaret. Sensorarrayer med delvis selektiva sensorer och utvärdering av sensorsignalerna med kemometriska metoder ökar antalet komponenter som kan mätas i en gasblandning, t.ex. i bilavgaser eller rökgaser.

Industripartners I detta projekt inom S-SENCE är NIBE, Volvo, Ford och AppliedSensor. Volvo och Ford har t.ex. definierat kraven på en ammoniaksensor som ska reglera SCR processen:
· Mätområde: 0-100 ppm
· Hastigheten hos gassvaret: < 1s
· Låg korskänslighet till andra molekyler som NO, NO2, HC, CO, O2 and H2O.
· Arbetstemperatur: 20-600°C
· Livslängd: 700 000 km (10 00 h)
Liknande krav gäller för de andra intressanta molekylerna som är listade ovan.

Exjobbet börjar med en litteraturstudie av tidigare utfört jobb i forskargruppen på S-SENCE och i andra forskargrupper i världen. Baserat på detta kommer beslut att tas om ett antal material som kommer att utvärderas med standardkarakterisering i vårt lab. Intressanta kandidater kommer att processas som en array av SiC-FET sensorer och testas både på lab och i en panna på NIBE. Signalutvärdering kommer att ske med t.ex PCA (principle component analysis) och PLS (part least square).

Lämplig bakgrund för detta exjobb är t.ex. Y, TB eller MatNat fysik

Kontaktpersoner:
Handledare: Mike Andersson, [email protected]
Examinator: Anita Lloyd Spetz, [email protected]