Ontdek vuur voordat het brandt

Ontdek vuur voordat het brandt
redactie
/ idw / Persbericht van de Universiteit van Bremen
astronews.com
27 juli 2022

Klassieke rookmelders zijn lastig te gebruiken in de ruimte of bijvoorbeeld bij onderzoeksstations op de maan. Bovendien zouden ze pas alarm slaan als het te laat was en er al brand was uitgebroken. Er worden nu nieuwe soorten sensoren gebruikt om brandalarmen te creëren die een brand kunnen ruiken voordat deze daadwerkelijk begint.

sensoren

Zelf ontwikkelde sensoren voor het nieuwe type brandalarm.

Foto: IWT, Universiteit van Bremen [Groansicht]

Bij de INNOspace Masters-wedstrijd, een jaarlijkse ideeënwedstrijd voor nieuwe ideeën voor ruimte- en aardetoepassingen, worden in totaal vijf zogenaamde “uitdagingen” geadverteerd door verschillende organisaties en bedrijven – die van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) zijn nu gewonnen door een team van het Centrum voor Toegepaste Ruimtetechnologie en Microzwaartekracht (ZARM) en het Instituut voor Materiaaltechniek (IWT) aan de Universiteit van Bremen in samenwerking met het Instituut voor Fysische en Theoretische Chemie van de Universiteit van Tbingen. “In totaal zijn er 153 suggesties ontvangen”, zegt Dipl.-Ing. Christian Eigenbrod van ZARM. “Het feit dat we als eerste zijn geëindigd in deze competitie maakt ons erg trots.”

Het project gaat over de ontwikkeling van brandalarmsensoren die de bron van een brand moeten “snuffelen” voordat deze zelfs maar ontbrandt. “Iedereen kent bijvoorbeeld de eigenaardige geur van oververhitte elektronica of elektronica. Op dezelfde manier stoot elke stof bij oververhitting gasvormige stoffen uit, die kunnen worden gedetecteerd door nieuwe halfgeleidende metaaloxidelagen”, legt Eigenbrod uit. Wat de halfgeleiders detecteren, wat kritisch en wat niet-kritiek is, moeten ze aangeleerd worden via machine learning-routines.

De lagen veranderen hun weerstand echter niet alleen vanwege speciale luchtcomponenten, maar ook vanwege de algemene verandering in de samenstelling van de atmosfeer. Niet alleen de extra uitgestoten stoffen spelen een rol, maar ook wat er minder beschikbaar is. Na de juiste training is er echter nauwelijks een gasvormige stof die niet op deze manier kan worden gedetecteerd. Er is nog geen concrete technische structuur. Sensoren van dit type worden verkocht door het bedrijf Sensirion AG – een spin-off van de ETH Zürich – en worden onder meer gebruikt in apparaten voor het bewaken van de binnenluchtkwaliteit. Dit gaat bijvoorbeeld over CO2, CO of formaldehyde, dat uit meubels kan ontsnappen. Maar u kunt bij het IWT ook uw eigen sensoren maken en deze specifiek aanpassen aan de eisen van branddetectie.


Het idee voor zo’n rookmelder ontstond een paar jaar geleden als onderdeel van een ESA-MAP-project (Microgravity Application Promotion) samen met de Universiteit van Tbingen en de ETH Zürich om te proberen nieuwe sensoren te produceren onder microzwaartekrachtomstandigheden. Tijdens de productie worden de lagen vanuit een zeer hete sproeivlam op een substraat afgezet. De vlam zorgt voor de vereiste hoge temperaturen. De vloeistof, die in de vorm van een brandbare spray in de vlam wordt gebracht, bevat de uitgangsstoffen voor de halfgeleiderlaag. Het standaard proces heet “Flame Spray Pyrolyse” (FSP). De vereiste hoge temperaturen bleken echter alleen te bereiken met zuurstofwaterstofvlammen (waterstof/zuurstof). Omdat deze vlammen een zeer hoge voortplantingssnelheid hebben, zijn ze zeer turbulent en is de invloed van de zwaartekracht verwaarloosbaar. In dit opzicht was dit project niet succesvol in termen van het kunnen produceren van nieuwe materialen in gewichtloosheid.

Eigenbrod herinnerde zich deze sensorlagen echter toen uit recent onderzoek naar brandveiligheid in de ruimtevaart bleek dat de rookmelders die nu in gebruik zijn nauwelijks geschikt zijn voor hun taak. Onder de omstandigheden op het International Space Station (ISS) kunnen ze dit in principe alleen maar heel slecht doen, aangezien naast rook alle andere soorten fijnstof worden gedetecteerd, wat leidt tot frequente valse alarmen. Ook werd duidelijk dat klassieke rookmelders op een maanstation weinig kans hebben om betrouwbaar te functioneren in de aanwezigheid van het fijnste regolietstof.

Daarnaast slaan rookmelders over het algemeen pas alarm als het al te laat is. Dus het contact met Tbingen werd weer opgepakt en de vraag werd gesteld of de halfgeleidersensoren misschien nog voordat ze ontbranden uitgassing kunnen detecteren die mogelijk afkomstig is van oververhitte kunststoffen. Deze vraag werd zonder voorbehoud bevestigend beantwoord en het idee van een nieuw type brandalarm was geboren.

Vanwege het succes bij de INNOspace Masters wordt de uitvoering van het idee nu onderzocht in een ontwikkeltraject. Hiervoor wordt een bedrag van maximaal 400.000 euro beschikbaar gesteld. Na een succesvolle eerste projectfase kon een eerste prototype van het systeem worden ontwikkeld, dat bijvoorbeeld op het ISS zou kunnen worden getest.

Forum

zie ook

Links op WWW

Aanbevelen op sociale netwerken

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*