Günstige Gassensoren warnen vor Schwelbränden

Günstige Gassensoren warnen vor Schwelbränden

Gefäss: 

Sensoren, die nicht über Rauch, sondern über Gas einen Brand registrieren, gibt es schon länger. Allerdings sind sie aufwendig in der Wartung und eher hoch im Preis. Wissenschafter des deutschen Fraunhofer-Instituts haben einen neuartigen, kostengünstigen Sensor entwickelt, der auch für den Massenmarkt taugt.

Während die Sterne am Himmel funkeln und die Bewohner des Hauses in ihren Betten schlafen, steht ihr Leben auf dem Spiel:  Ein Kabel schwelt vor sich hin, giftiges Kohlenstoffmonoxid verbreitet sich unbemerkt im Raum. Die Rauchmelder allerdings schlagen keinen Alarm – sie reagieren nur auf Rauch, der aber nicht immer bei einem Schwelbrand entsteht.

Gassensoren könnten die Bewohner rechtzeitig wecken und somit Leben retten. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) in Freiburg haben einen entsprechenden Sensor entwickelt: Dieser registrier einen Brand nicht über den Rauch, sondern über das Kohlenstoffmonoxid. Auch bei Stickstoffdioxid, das etwas später im Brandverlauf entsteht, schlägt er Alarm. Wie das Frauenhofer-Institut mitteilt, reichen kleinste Mengen an Gase dafür aus. „Die Sensoren sind sehr empfindlich“, sagt Carolin Pannek, Wissenschaftlerin am IPM. „Sie reagieren schon sehr früh im Brandverlauf, schliesslich zählt jede Sekunde.“          

Sensor von der „Rolle“

Solch lebensrettenden Sensoren sind zwar heute bereits erhältlich, aber sie taugen kaum für den Massenmarkt. Sie sind zu teuer, zu aufwendig in der Wartung und sie fressen viel Strom. Und kostengünstige Halbleiter-Gassensoren können verschiedene Gasen nicht auseinanderhalten. Beim neu entwickelten Sensor der IPM-Forscher ist das anders: Er reagiere gezielt auf Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, bei allen anderen Gasen bleibe er ruhig, so Pannek.  „Mit einem Rolle-zu-Rolle- Verfahren können wir die Sensoren sehr günstig herstellen und somit für den Verbraucher erschwinglich machen.“

Möglich macht dies ein Farbstoff, oder vielmehr das Herzstück der Sensoren. So wie in jedes Schloss nur ein ganz bestimmter Schlüssel passt, reagiert jeder dieser Farbstoffe auf ein ganz bestimmtes Gas. So enthält der Sensor einen Farbstoff für Kohlenstoffmonoxid und einen weiteren für Stickstoffdioxid. Dies funktioniert so: Eine kleine LED strahlt blaues Licht in einen Wellenleiter, in dem das Licht auf einem Zickzackkurs bis zum anderen Ende läuft. Dort trifft es auf einen Detektor. Der Wellenleiter ist mit einem Polymer beschichtet, in das Farbstoffe gemischt sind. Ist die Luft im Raum unauffällig, ist der Farbstoff im Polymer lila – er nimmt nur wenig blaues Licht auf. Das heisst, es  gelangt viel blaues Licht zum Detektor. Enthält die Raumluft hingegen Kohlenstoffmonoxid, ändert der Farbstoff seine Farbe und wird gelb. Der gelbe Farbstoff nimmt mehr blaues Licht auf – die Lichtmenge am Detektor sinkt. Wird dabei ein Grenzwert unterschritten, löst dies den Alarm aus. Um auch Stickstoffdioxid nachweisen zu können, integrieren die Forscher in den Sensor noch einen zweiten Wellenleiter mit einem anderen Farbstoff. (mai/mgt)