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Thermodynamik der Kryosorption

 

Das Herzstück jeder Kryopumpe ist die kalte Fläche, an der der eigentliche Pumpvorgang stattfindet. Zum Pumpen von leichten Gasen, die bei den üblicherweise vorhandenen kryogenen Temperaturen nicht kondensiert werden können, wird die Methode der Kryosorption eingesetzt. Hier haften die Gasteilchen an den Oberflächen poröser Materialien (z.B. Aktivkohle, Zeolite, nanoskaligerMaterialien) und werden so der Gasphase entnommen.

 

Die Information des Sorptions-Phasengleichgewichtes wird nicht nur als unmittelbarer Input für das Design von Kryosorptionspumpen verwendet, sondern auch zur Entwicklung bzw. Überprüfung thermodynamischer Sorptionsmodelle. Aus den Modellen wiederum lassen sich weitere charakteristische Informationen extrahieren, wie z.B. die Porengrößenverteilung nach der Dichtefunktionaltheorie. Mittelfristig wird geplant, das fundamentale Verständnis der Kryosorption so zu erweitern, dass von mikroskopischen Eigenschaften auf die makroskopischen Pumpeigenschaften geschlossen werden kann. Damit wäre es möglich, die Saugvermögen einer Kryopumpe durch gezielte Wahl des Sorptionsmaterials definiert einzustellen.

 

Zur Validierung unserer Modelle verwenden wir die Messeinrichtung COOLSORP zur Aufnahme von Sorptionsisothermen poröser Stoffe bei kryogenen Temperaturen.

 

Weitere Informationen:

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