11.05.2009 - Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)

Reaktionskalorimetrie in Mikroreaktoren

Ein leistungsstarkes Werkzeug für die Prozessentwicklung und Prozessoptimierung

Das ist der Wunsch eines jeden Prozessingenieurs: bereits in einer frühen Phase der Prozessentwicklung über ausreichend Datenmaterial chemischer Reaktionen zu verfügen. Mit dem am Fraunhofer ICT entwickelten Mess-System "concal" kann dieser Wunsch in Erfüllung gehen. "Concal" ist ein kleinvolumiges, kontinuierlich betriebenes µL-Kalorimeter auf Basis von Mikroreaktoren, das ein schnelles Screening von thermokinetischen Kenndaten ermöglicht.

Es handelt sich um eines der kleinsten und zugleich leistungsfähigsten kontinuierlich arbeitenden Reaktionskalorimeter für die Auslegung chemischer Prozesse. Herzstück des Kalorimeters sind auf miniaturisierten Seebeck-Elementen basierende Sensorarrays zur lokalen Erfassung von Wärmeströmen. Die Sensorarrays bestehen aus bis zu 40 Einzelsensoren, die die in einem Mikroreaktor auftretende Wärmetönung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erfassen können. Auf Grund der kleinen Zeitkonstanten von wenigen Sekunden ist auch bei schnellen exothermen Reaktionen eine isotherme kalorimetrische Messung möglich. Darüber hinaus können selbst kritische Prozesszustände("worst-case" Szenarien) hinsichtlich ihres energetischen Potenzials untersucht und quantitativ analysiert werden. Das Testvolumen ist äußerst gering (< 100 µL), so dass insbesondere bei kostenintensiven Chemikalien der Substanzverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann.

Der modulare Aufbau von "concal" ermöglicht zudem die Adaption der Sensor-arrays an unterschiedlichste Reaktoren, die sich in Abmessungen und Anwendungen unterscheiden.

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