Modellbasierte Optimierung eines Sensor-Präkonzentrator-Systems

Abstract

Mit Hilfe von FEM-Simulationen werden anhand eines diffusionsbasierten Modells die dominierenden Einflussgrößen eines Gassensor-Präkonzentrator (PC)-Systems bestimmt. Das simulierte PC-Material – Mil-53 – ist ein Metallorganisches Netzwerk (engl. metal organic framework, MOF). Mit dem Modell wird der Konzentrierungsfaktor des PCs in Abhängigkeit der Parameter Adsorptionszeit und Stoffmenge des PCs abgeschätzt. Außerdem lassen sich die Einflüsse einer Änderung der Systemgeometrie sowie der PC-Materialparameter untersuchen. Damit lässt sich die optimale Systemkonfiguration bestimmen z.B. die optimale Stoffmenge für eine feste Auswahl der übrigen Parameter. Anhand eines Gassensor-PC-Systems im temperaturzyklischen Betrieb (engl. temperature cycled operation, TCO) zur Detektion von Benzol wird ein Modell zur Optimierung der Leistungsfähigkeit des Präkonzentrators vorgestellt.