MESA+ University of Twente
Research Business & Innovation About MESA+ Education

Mesa+

In dit proefschrift is de ontwikkeling van een verkleind en geïntegreerd meetsysteem voor ammoniak beschreven. Het gebruikte “AMINA” principe is een indirecte, selectieve meetmethode voor ammoniak waarbij gebruik gemaakt wordt van pH-overgangen in vloeistofstromen, geleidbaarheidsdetectoren en fase-scheidings membranen. Het is gebaseerd op een ammoniakmonitor ontwikkeld door het Energie Onderzoek centrum van Nederland, ECN. Vermindering van het analysegas- en reagentiaverbruik en tevens versnellen van het systeem maakt nieuwe applicaties mogelijk, b.v. diagnostische ademanalyse. Dit is bereikt door de commercieel verkrijgbare “AiRRmonia”, te verkleinen, zoals beschreven in dit proefschrift. De belangrijkste onderdelen, een gassampler, scheider en geleidbaarheidsdetectoren, zijn met micro-systeemtechnologie op een chip gerealiseerd. De dimensies van de gebruikte kanalen zijn geoptimaliseerd met massatransport simulaties. De detectoren, met integreerbare kamstructuur elektroden, zijn geoptimaliseerd voor het meten van lage ion concentraties in een klein volume. Deze componenten zijn vervolgens geïntegreerd in een meetchip, waarbij de gas consumptie met meer dan een factor 100 verkleind is en de responstijd van 20 naar 1.6 minuten teruggebracht is, bij een gasconsumptie van 50 ml/min. De meetchip heeft een berekende detectieondergrens voor ammoniak van 1.1 ppb. Deze ondergrens en het kleine benodigde gasvolume maken de meetchip geschikt voor het meten van ammoniak in adem, waar een ondergrens van 50 ppb verwacht kan worden. Voor normale buitenlucht is de selectiviteit van de meetchip voldoende voor het meten van ammoniakconcentraties in het laag-ppb bereik. Ook in situaties met een verhoogde CO2 concentratie, zoals in adem, is de selectiviteit voldoende. De eigenschappen van het systeem zouden verder verbeterd kunnen worden door de effectiviteit van de gebruikte gassampler te verhogen. Hiervoor zijn twee alternatieven uitgewerkt; een directe gas-vloeistof mixer met ingebouwde ontgasser, waarmee ammoniak effectief opgenomen kan worden uit een gasstroom, en een dunner membraan gemaakt met microsysteem-technologie, voor het verkleinen van massatransport afstanden.