Leitwertmessung im Mikroreaktor
Die Überwachung von chemischen Reaktionen in einem Mikroreaktor ist ebenso wichtig, wie sein fluidisches Design. Eine Möglichkeit von hohem praktischem Nutzen ist die permanente Aufnahme von elektrischen Messdaten zur Bestimmung der Leitfähigkeit im Mikroreaktor. Damit sind Messungen nicht nur direkt am Ort der Reaktion denkbar, sondern auch an mehreren Stellen eines komplexen Mikroreaktoraufbaus. Ein umfangreiches Monitoring mehrerer Parameter oder eines Parameters zu verschieden Zeiten und an verschiedenen Orten kann somit die Regelung der Reaktion erleichtern und präzisieren. Mit einem Prototyp, der aus einem Glaskanal und zwei, durch einschmelzen integrierte Platinelektroden bestand, wurde ein Herstellungsverfahren getestet, mit dessen Hilfe sich Mess-. aber auch Syntheseelektroden in einer Vielzahl von Bauteilen der Little Things Factory implementieren lassen. Der 1 mm breite Kanal wurde aus einem durchgestrahltem 1,1mm Wafer und zwei Deckeln gefügt. Als Elektroden wurden zwei 50μm dicke und 1mm breite Platinbänder verwendet, die beim Fügen der Wafer durch thermisches Bonden mit eingeschweißt wurden, aber offen an der Kanalwandung lagen. Ein Bild des Bauteils zeigt die Abb. 1. Die elektrische Reproduzierbarkeit der Messwerte wurde mittels einer Leitfähigkeitsmessung einer wässrigen KCl Lösung in verschiedenen Konzentrationen überprüft. Abb. 2 zeigt die Ergebnisse der Messung. Die Messfrequenz betrug 10kHz. Jeder Messpunkt wurde 6 mal gemessen. Die Werte schwankten lediglich von 0,005%-0,316%. Durch die zwei parallelen Bänder als Elektrode ist ein paralleler Feldverlauf quer zur Flussrichtung gegeben. Das Feld kann somit in einem Würfelvolumen von 1mm³ als homogen angesehen werden, was für die Standardisierung der Messergebnisse von Vorteil ist. Die Messzelle selber hat die Größe von zwei Objekträgern und ist 3.5mm dick.
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| Leitfähigkeitsmesszelle mit fluidischen Anschlüssen der Firma Little Things Factory | Messwerte der Leitfähigkeitsmessungen mit einer mikrofluidischen Messzelle der Firma Little Things Factory |