Mikrowellenplasma
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Atmosphärendruckplasmen benötigen im Gegensatz zum Niederdruckplasma oder Hochdruckplasma kein Reaktionsgefäß, welches für die Aufrechterhaltung eines zum Atmosphärendruck unterschiedlichen Druckniveaus oder abweichender Gasatmosphären sorgt. Solche Plasmen werden bei geringen Stromdichten zum Aktivieren von Oberflächen eingesetzt. Neben den klassischen Aggregatzuständen von Materie (fest, flüssig und gasförmig) wird das Plasma oft als „vierter“ Aggregatzustand bezeichnet, da es im Vergleich zu den klassischen drei Zuständen einen anderen Charakter aufweist.

Unter Plasma versteht man ein stark ionisiertes Gas, welches sich von üblichen Gasen stark unterscheidet. Neben den neutralen Teilchen im Plasma (Atome und Moleküle) existieren bewegliche Ladungsträger in Form von Elektronen und Ionen. Diese können geladene Atome oder geladene Molekülreste sein. 

Aggregatezustände

Vorteile von Atmosphärenplasma der Firma Fricke und Mallah:

  • Als Prozessgas wird nur Luft benötigt, keine weiteren Gase
  • Hohe Effizienz durch integrierte Anpassungselemente
  • Prozesssicherheit durch angepasste Verfahren
  • Kosteneffizienz – keine weiteren Medien zur Reinigung oder Aktivierung notwendig
  • Umweltfreundlich und Energieeffizient

 

Anwendungsgebiete:

 

Plasma-Pyrolyse von Methan

Methane to H2+C In einem Mikrowellenplasmareaktor wird Erdgas direkt in reinen Kohlenstoff und Wasserstoff umgewandelt. Dies ist auch der Hauptvorteil der trockenen Methanreformierungsreaktion in einem Mikrowellenplasmareaktor gegenüber der konventionellen Methanreformierung mit Dampf: Es entsteht dabei kein Kohlendioxid. Während die Methanreformierung mit Wasserdampf den Nachteil von Kohlendioxidemissionen mit sich bringt und teure Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung erfordert, kann dieser zusätzliche Schritt mit einem Mikrowellenplasmareaktor eingespart werden. Außerdem bringt der reine Kohlenstoff dem Prozess einen zusätzlichen Wert, da diese Chemikalie z.B. für die Reifenherstellung, für Dichtungen oder einfach für Schuhsohlen benötigt wird.

 

Syngas für die Erzeugung von z.B. Methanol

Gegenwärtig wird das Synthesegas (auch Syngas) für die Methanolherstellung z.B. durch die Kohlevergasung gewonnen. In einem Mikrowellenplasmareaktor kann als Ausgangsstoff auch ein Gasgemisch eingesetzt werden, beispielsweise Methan und Kohlendioxid (CH4 und CO2). Im Plasmareaktor gewinnt man daraus ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2), gegebenenfalls unter Abscheidung von festem Kohlenstoff. Dieses Synthesegas steht im Anschluss für weitere Prozesse zur Verfügung und kann z.B. für die Synthese von Methanol genutzt werden.

Diese Reaktionen sind lediglich Beispiele. Auch andere Prozessgase sind möglich. Sprechen Sie uns an. Wir entwickeln gerne den Prozess mit Ihnen.

Anwendungsbereiche

  • Herstellung von Grünem Wasserstoff als Grundstein für eine erfolgreiche Energiewende und Energieträger der Zukunft
  • Dekarbonisierung der Industrie und der Gesellschaft
  • Herstellung von synthetischen Kraftstoffen für die Energiewende (z.B. Power-to-X)

 

 

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Vier PlasmaquellenDie Mikrowellenplasma-Technologie ist eines der effizientesten Verfahren für Oberflächenbehandlung von Kunststoffen, Metallen, Glas, Recyclingmaterialien oder Verbundstoffen. Es wird zur Reinigung, Aktivierung oder Beschichtung von Oberflächen verwendet und im Bereich der Elektrotechnik, der Automobilindustrie, der Textilindustrie und vielen anderen Wirtschaftszweigen eingesetzt.

Fricke und Mallah entwickelt zusammen mit der Heuermann HF-Technik GmbH Mikrowellen-Plasmaquellen mit hervorragender Wärmeankopplung (Rapid Heating). Das Ergebnis ist eine besonders hohe Plasmadichte und Hochtemperatur-Prozesse bis zu 5000° C. Mehr Details

Als Quelle werden hausintern entwickelte Mikrowellen Generatoren verwendet. Dabei liegt die Arbeitsfrequenz bei 2,45 GHz, im ISM-Band und ist damit weltweit ohne weitere Genehmigungen einsetzbar. Die Mikrowellengeneratoren stellen dafür Leistungen im einstelligen kW-Bereich bereit.

Anwendungsbereiche

Durch die Rekombination auf den Oberflächen sind folgende Einsatzgebiete denkbar:

  • Behandlung von Carbonfasern
  • Abscheidung von dünnen Schichten
  • Aktivierung von Oberflächen
  • Erwärmung von dünnen Schichten mit darunterliegenden kritischen Materialien
  • Glättung von porösen Oberflächen
  • Oberflächenbearbeitung von Folien
  • Oberflächen poröser Filtern (gesintert)
  • Elektrodenoberflächen für Batterien/ Kondensatoren
  • Punktuelle Erwärmung von Bauteilen
  • Abgasreinigung
  • 3D-Druck von Metallen

 

 

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