Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Das Fraunhofer IKTS entwickelt mehrlagenkeramikbasierte Plasmasysteme, welche mittels dielektrischer Barriereentladung (DBD) ein Plasma zünden und damit eine effiziente und chemikalienfreie Behandlung von umweltkritischem Abwasser und Prozesswasser ermöglichen. Mithilfe des Plasmas werden hochreaktive Sauerstoff- und Stickstoffradikale im Wasser erzeugt, die zum oxidativen Abbau persistenter Schadstoffe führen. So können diverse in Wässern vorkommende Rückstände, wie von Medikamenten (u. a. Diclofenac), Industrie- und Haushaltschemikalien (u. a. Korrosionsinhibitor Benzotriazol, PFAS) oder aus der Landwirtschaft (u. a. Pestizid Mecoprop) effizient entfernt werden.
Die LTCC-Technologie erlaubt die kompakte Integration interdigitaler Elektroden und mikrostrukturierter Gaskanäle in einem stapelbaren Design mit hoher chemischer, thermischer und elektrischer Beständigkeit. Miniaturisierte Gasblasen durch kleinste Gaskanalgrößen von 30 µm vergrößern dabei die Reaktionsoberfläche im Wasser.
Für die Fertigung solcher Plasmastrukturen wurde ein spezieller LTCC-Prozess entwickelt, wobei funktionsfähige Muster mit Strukturgrößen von 30 × 30 mm² bis hin zu 200 × 200 mm² hergestellt werden können. Messungen an DBD-Teststrukturen zeigen Zündspannungen im Bereich 2,8–4,3 kV (bei 5 kHz), wobei geringere Elektrodenabstände zu niedrigeren Zündspannungen führen.
Technische Kenndaten
- Reaktortyp DBD (Dielectric Barrier Discharge) mit Interdigitalelektroden in LTCC
- Substratmaterial LTCC-Multilayer
- Hohe chemische, thermische und elektrische Beständigkeit
- Strukturgröße 30 × 30 mm² bis 200 × 200 mm² (gemäß Designregeln)
- Zündspannung (Ui): 2,8–4,3 kV (bei 5 kHz)
- Zerstörungsspannung (Ud): 6,7–12 kV (Betrieb sicher unterhalb Ud)
Leistungsangebot
- Kundenspezifische keramische Plasmazellen (DBD-LTCC)
- Bewertung der Abbauleistung für kundenspezifische Wässer im Labormaßstab
- Datenbericht und Scale-up-Konzepte
- Pilotmodul-Design und Herstellung
