Rens gennem solenergi

I kombination med de rigtige materialer, solstråler kan gøre underværker:de renser bygningsfacader og nedbryder forurenende stoffer fra luften eller i vandet. Det magiske ord er fotokatalyse. I praksis, selvom, effektiviteten af ​​denne "mirakelkur" svinger meget, afhængigt af det anvendte materiale og miljøfaktorerne. Med en ny måleenhed, forskere ønsker nu at bestemme overfladernes fotokatalytiske effektivitet mere præcist og hurtigt, derved øge effektiviteten.

Kørselsforbud, diesel eftermontering eller det blå mærke - der er i øjeblikket meget diskussion om, hvordan man reducerer nitrogenoxid og partikler i byer. Hvor praktisk ville det være, hvis husfacader og tage blot ville rense byluften i forbifarten? Og hvis bygninger kunne frigøre sig selv for snavs med det samme? Den gode nyhed er, at dette allerede er muligt med fotokatalyse. Når byggematerialer blandes med en såkaldt katalysator, såsom titandioxid (TiO2), sollys i kombination med ilt udløser en kemisk reaktion. Titandioxid danner reaktive stoffer, der reducerer snavs og forurenende stoffer. Uanset om det er beton, glas eller facademaling, næsten alle materialer kan opgraderes med fotokatalytisk teknologi.

Der er flere faldgruber, dog:afhængigt af underlaget, overfladestruktur og miljøpåvirkninger, den fotokatalytiske effektivitet varierer med op til 100 procent eller mere, afhængigt af forurenende stof og produkt. Effektiviteten er også et spørgsmål om den rigtige blanding:hvis kun overfladen er belagt, katalysatoren vaskes hurtigt af eller eroderer. Hvis du blander det i materialet, meget af det er ikke effektivt. Den optimale blanding er endnu ikke fundet. I øvrigt, sådanne byggematerialers langsigtede adfærd og stabilitet er svær at forudsige uden for laboratoriet.

I øvrigt, der er en stor uoverensstemmelse mellem de effektiviteter, der kan opnås i laboratoriet, og dem, der opnås udenfor ved praktisk brug. Disse spørgsmål er knap nok undersøgt endnu. En bedre forståelse af disse relationer var målet for de elleve partnere i det fælles projekt PureBau. Deres mål var at forbedre materialeforbindelsernes effektivitet, så der kan udvikles bedre fotokatalytisk aktive byggematerialer.

Et nyt værktøj til effektiv forskning

Som en af ​​partnerne, Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST i Braunschweig arbejder på en målemetode, der gør netop dette muligt. "Den tidligere forskning og udvikling af fotokatalytisk aktive byggematerialer var ofte en trial-and-error proces, på grund af manglen på en passende måleprocedure. Ud over, det var simpelthen ikke muligt at udføre pålidelige målinger i marken. Selvom effekter kan beregnes ved hjælp af simulering, denne proces er besværlig og ud over det, det er ikke udbredt ", siger Frank Neumann, Leder af arbejdsgruppens fotokatalyse ved Fraunhofer IST.

Neumann og hans kolleger havde allerede patenteret en proces til hurtigt og reproducerbart at måle den fotokatalytiske selvrensning af produkter i laboratorieskala. Dette gør det muligt at bestemme, hvor hurtigt et materiale med en bestemt katalysator renser en overflade, såsom en facade eller et tegltag. Grundprincippet:et selvlysende farvestof deponeres på en overflade, og derefter måles den hastighed, hvormed den falmer under påvirkning af lys. Ud fra parametrene for lysintensitet og tykkelse af farvelaget, effektiviteten kan bestemmes.

Fra laboratoriet til marken

Udfordringen var nu at overføre denne metode til en bærbar enhed, der fungerer uden vakuumforhold, samtidig med at målingen fremskyndes markant. Gennem deres samarbejde med Institute for High Frequency Technology (IHF) fra det tekniske universitet i Braunschweig, forskerne opnåede dette i to trin:da farvesyntesen, der indtil da blev brugt i laboratoriet, viste for mange uønskede kemiske reaktioner, de skulle finde nye farvestoffer. Farvestoffer med europium-metal-komplekser blev brugt, ligesom i OLED'er. Ud over, den tidligere metode til dampaflejring fungerede ikke længere for mobilapplikationen. "I stedet, vi overførte farvestofferne i et monolag til en polymerbærer og kombinerede kemisk både ved hjælp af såkaldte ankergrupper, "Neumann forklarer. Bagfilmen har fordelene ved at være velegnet til enhver overflade, minimere kemiske reaktioner med materialet og undgå skader forårsaget af målinger foretaget direkte på facader (f.eks. farvestofoverførsel). Belægningen med et enkelt lag farvestof sikrer procesens reproducerbarhed.

I det næste trin, en demonstrator af en mobil målepistol blev udviklet sammen med virksomheden Omicron Laserage Laserprodukte GmbH. I en bajonetlås, filmen fastgøres der med farvestoffet og presses på den overflade, der skal testes. Enheden måler derefter forfaldet af luminescens ved UV -bestråling og bestemmer den fotokatalytiske effektivitet - både kvalitativt og kvantitativt efter graden af ​​effektivitet. Måltiden i denne procedure er reduceret til ca. 15 minutter, sammenlignet med relevant standardtest, der kan vare op til tre timer.

Neumann er overbevist om, at måleteknikken kan være klar til markedet om et til to år. Dette ville være interessant for producenter af byggematerialer, belægningseksperter og måleudbydere såvel som for brugere:"Frem for alt det ville endelig være muligt at kontrollere kvaliteten af ​​de i øjeblikket brugte produkter på området, men det ville også være muligt at fremskynde udviklingen af ​​effektive fotokatalytiske materialer ". På lang sigt, dette kan igen fremme omfattende selvrensning af facader, tage og trafikruter og sikre et bedre klima i vores byer.