Effizientere Ozonerzeugung für sauberes Wasser

Donnerstag, 26. September 2019
ID: 
117/05/09-2019
Mit dem Projekt "AkTiO3n" - Aufbringung katalytischer, aktiver Oberflächen auf Titansubstraten zur Ozonerzeugung – setzen der Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und die Innovatec GmbH in Rheinbach ihre wegweisende Zusammenarbeit zur Reinhaltung von Wasser in privaten oder industriell genutzten Leitungssystemen fort. Es geht nun darum, die zur Ozonerzeugung verwendeten Materialien weiterzuentwickeln, um eine langzeitbeständigere, konstantere Menge Ozon erzeugen zu können und so gesundheitsschädigende Keime im Wasser zu eliminieren. Das Bundeswirtschaftsministerium hat dazu im Zentralen Innovationsprogramm für den Mittelstand (ZIM) insgesamt rund 380.000 Euro für die Dauer von zwei Jahren bewilligt.
ZIM-Projekt Akti03n - Logo auf Elektrode. Foto: Roman Grimmig
Hochschullogo auf zwei Elektroden durchs Mikroskop betrachtet. Foto: Roman Grimmig

Die bisher eingesetzten Zellen zur Elektrolyse weisen sporadisch Qualitätsschwankungen bei den Schichten des Katalysators auf, was zu Einbußen bei ihrer Leistung und Lebensdauer führen kann. Dies bedingt dann einen hohen Ausschuss in der Elektrodenherstellung. Projektleiter Prof. Dr. Steffen Witzleben (H-BRS) sagt: „Wir gehen nun bei der Herstellung von ozonerzeugenden Elektroden einen neuen Weg“, und erklärt weiter „dazu arbeiten wir mit neuen Verfahren beim Aufbringen der aktiven Katalysatorschichten auf die Elektrodensubstrate mit dem Ziel, die chemischen Prozesse für eine verbesserte Ozonausbeute und längere Standzeit zu optimieren.“

ZIM-Projekt Akti03n - Elektrode (Querschnitt). Foto Steffen Witzleben (2019)
Querschnitt einer Elektrode im Projekt AkTi03n. Foto: Steffen Witzleben

Witzleben geht diesen Weg zweigleisig: Einerseits gehe es darum, den Prozess der Beschichtung und damit die Qualität zu verbessern. Andererseits experimentiert Witzleben mit seinem Team mit verschiedenen Stoffen für die Beschichtung. Die Ideen dazu basieren auf früheren Projekten mit Innovatec, preisgeben möchte sie der Wissenschaftler zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht.

ZIM-Projekt Akti03n - Elektrode (Draufsicht). Foto Steffen Witzleben (2019)
Projekt AkTi03n - Sicht auf eine Elektrode. Foto: Steffen Witzleben

Die Elektroden bestehen aus gesintertem Granulat deshalb, weil die Oberfläche porös sein muss, damit der Gasaustausch ungestört ablaufen kann. Der Katalysator ist ein Feststoff, der in Mikrometerdicke auf die Elektrode aufgebracht wird. „Es stehen dafür verschiedene Beschichtungsverfahren zur Verfügung“, erklärt Witzleben.

Innovatec und die Gruppe um Steffen Witzleben mit Prof. Dr. Peter Kaul und zwei Doktoranden haben AkTiO3n in zwei Teilprojekte gesplittet und sorgen durch eine enge Zusammenarbeit bei den einzelnen Arbeitspaketen dafür, dass alles ineinandergreift. Nur so ist der ehrgeizige Zeitplan mit der zweijährigen Projektlaufzeit zu halten, sagt Witzleben.

Über die Innovatec Gerätetechnik GmbH:
Die Firma Innovatec Gerätetechnik GmbH wurde 1994 in Rheinbach gegründet und beschäftigt heute 30 Mitarbeiter. Unternehmenszweck ist die Entwicklung und Herstellung von Kleinapparaturen und Geräten für die Analytik und Präparation in der Chemischen und Pharmazeutischen Industrie sowie der Medizintechnik. Die Kernprodukte sind heute Ozongeneratoren auf Basis der stillen elektrischen Entladung sowie PEM-Ozon-Elektrolysezellen. Innovatec ist einer der Marktführer auf diesem Gebiet.

Die H-BRS mit ihrem Zentrum für Angewandte Forschung (ZAF):
Seit 2018 betreibt die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg im ZAF neue Wege bei Forschungskooperationen mit externen Partnern. Forschergruppen können in eigens zur Verfügung stehenden Räumen gemeinsam forschen. Durch die Nähe zu anderen Forschungsbereichen der Hochschule bieten sich weitere Interaktionsmöglichkeiten für die externen Partner.
Das ZAF ist dabei ein weiterer Baustein der Vision eines Science Campus. Anwendungsorientierte Forschung stärkt den Innovationsstandort, die Sichtbarkeit der Hochschule nach außen und setzt Impulse zur Entwicklung der Region.