Kiselkarbidbaserat sensorystem Kiselkarbidbaserat sensorsystem Linköpings Universitet
Kiselkarbidbaserade transistorer, ändring av elektriskt fält, billiga, tål hög temperatur, klarar låg syrehalt, mäter CO, O 2, NH 3, HC, H 2 Kemiska sensorteknologier sintered metal oxide layer electrode heater wire Metalloxidsensorer, billiga resistansändring kräver 20% syre Värmeforsk rapport 1211 av Shariar Badiei, Katarina Bohman, Sönnik Clausen, Henning E. Larsen, Tomas Leffler Lambda sensor: Potentialändring Tål hög temperatur, mäter i låg syrehalt, endast O 2, komplicerad elektronik, lite dyrare FTIR instrument, ljusabsorption mäts, dyr utrustning 2
SiC-FET gas sensorer 4 SiC wafer ~2000 chip Processning med standardmetoder på hela kiselkarbidwafers (4 6 ) SiC-FET sensor system
SiC-FET ammonia sensor i dieselavgaser Mätning efter dieselmotor SCR system Två SiC-FET sensorer och ett optiskt referensinstrument Detection limit< 10 ppm H. Svenningstorp, H. Wingbrant
SiC-FET sensorer i Volvolastbilar på testtur i Spanien H. Svenningstorp En sensor fungerade hela testet, 10 dagar. Den andra lossnade från värmaren.
Kontroll av ureainjektion i värmepannor nära Linköping Värmeforsk projekt: Värmeforskrapport # 1233: Kiselkarbidbaserat sensorsystem för minimering av emissioner i rökgser Värmeforskrapport # 1205: Styrning av SNCR med kiselkarbidsensorer Partners: SenSiC AB, Alstom Sweden AB, Tekniska Verken, Vattenfall 6
Linköping o Nyköping SCR Linköping, Tekniska Verken Nyköping, Idbäcken, Sensorer på två djup i pannan SCR Selective Catalytic Reduction Robert Bjorklund
Ångpanneanläggningen i Kisa SNCR Sensor monteringar SNCR: Direktinsprutning av urea i rökgaserna Robert Bjorklund
Pannor summering
Ammoniak variation bakgrund: 3-7 vol% O 2, 50-500 ppm CO 18-25 vol % H 2 O Linköping Nyköping 120 40 100 30 ppm NH 3 80 60 40 20 ppm NH 3 20 10 0 3 hours 6 hours 0 Robert Bjorklund
NH 3 mätningar i labbet Två SiC-FET sensorer, signalvariation vid exponering för ammoniak. Detektionsnivå: under 5 ppm i 10% O 2 / N 2. Den här batchen sensorer kunde inte mäta ammoniak i en miljö med lågt syre och hög CO halt
SiC-Sensor plattform Förbättrad stabilitet 0,025 I DS [ma] 0,020 0,015 0,010 0,005 U G = 0V 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 0,000 0 1 2 3 4 U DS [V] Depletion typ transistor med skyddsglas Mike Andersson 12
SiC-Sensor plattform Integrerad värmare och temperatursensor på chipet Sensor signal [V] 3,0 2,9 2,8 2,7 2,6 Cooling starts Heating starts 150 C reached a) External temperature sensor 0 500 1000 1500 2000 3,0 Sensor signal [V] 2,9 2,8 2,7 2,6 Heating starts Cooling starts b) Integrated temperature sensor 0 500 1000 1500 2000 Time [s] Ej känslig för temperturvariationer Snabb ändring av temperaturen Temperaturcykling möjlig Mike Andersson
SiC Sensor Plattform Ny montering, utveckling
NH 3 detektion med SiC-FET sensorer Applikation: larm system Sensor signalen har satts på en larm nivå av 15-20ppm ammonia. Detektionen sker här i låg syre och hög CO koncentration Mike Andersson
Sensor respons vid nya mätningar i Kisa 600 5.4 3.6 500 400 FTIR 4.4 3.3 ppm NH 3 300 200 SiC-FET 3.4 Sensor (V) 3 2.7 100 0 2.4 2.4 0 100 200 300 400 500 600 3 hours ppm NH 3 Mätningar i Kisa med SiC-FET sensorer och FTIR instrument från Alstom Robert Bjorklund
NH 3 sensor montering för kontroll av urea injektionen i pannor Två-position sensormontering: ~ 40 cm mellan sensorerna Planerat fortsättningsprojekt: Mätning med SiC-FET sensorer på olika djup i rökgaskanalen. Variationer i rökgassammansättning över stora kanaler - problem (LiU, Alstom Sweden AB)
SenSiC AB: Sensorsystem för kontroll av små och medelstora värmepannor www.sensic.se Ny applikation: Kontroll av SCR med ammoniaksensor i stationära dieselmotorer
www.sensic.se 19
Tack för uppmärksamheten! Frågor? 20