Dies unterscheidet die Glatt Pulversynthese von anderen Verfahren:
Trocknung, Coating und Kalzinierung in einem Schritt
Pulver im Mikrometer- und Nanometer-Bereich
Besonders homogene Pulver ohne harte Aggregate
Schmale Partikelgrößenverteilungen
Genau definierbare chemische Zusammensetzung
Extrem homogene thermische Behandlung des Materials
Kontinuierlicher, einfach skalierbarer Prozess
Hochtemperaturbehandlung bis 750 °C (optional 1300 °C) möglich
Sehr hohe Wärme- und Stofftransferraten
Die innovative Glatt Pulversynthese bietet zahlreiche Vorteile gegenüber anderen heute etablierten Technologien. Voraussetzung hierfür ist der pulsierende Gasstrom. Dieser beeinflusst in mehrfacher Weise die Bildung der Partikel und damit die Eigenschaften des Pulvers:
Flexibilität für Rohstoffe und Prozessgas
Die Glatt Pulversynthese ist bezüglich der einsetzbaren Rohstoffe extrem flexibel: Es können Lösungen, Suspensionen oder Feststoffe verwendet werden. In Abhängigkeit von der Anwendung werden neben Luft auch Inert- oder Aktivgase als Prozessgas eingesetzt.
Pulver mit höchstem Reinheitsgrad
Der elektrische Heizer schließt Verunreinigungen des Produktes durch Verbrennungsrückstände sicher aus.
Nanopartikel mit enger Korngößenverteilung und spezifischer Oberfläche
Das Auftreffen von Druckwellen zerstäubt die beim Eindüsen entstandenen primären Tröpfchen weiter. Es entsteht ein hochfeines Pulver mit einer engen Partikelgrößenverteilung und einer hohen spezifischen Oberfläche
Höchste Homogenität und keine harten Aggregate
Die hochturbulente Rohrströmung führt zu einer starken Durchmischung des Gases und der darin befindlichen Tröpfchen bzw. Partikel. Temperaturgradienten im Gas und Geschwindigkeitsgradienten in der Strömung werden homogenisiert. Das Fehlen thermischer Hotspots verhindert harte Aggregate und alle Partikel erfahren das gleiche Zeit-/Temperaturregime. Die einzelnen Partikel lassen sich anschließend leicht trennen und dispergieren.
Extrem hohe Raten für Wärme- und Stofftransfer
Durch die Pulsation bleibt über die gesamte Reaktorlänge eine Relativgeschwindigkeit zwischen Partikel und Gasstrom erhalten. Grenzschichten um die Partikel herum können sich nicht ausbilden. Die Wärme- und Stoffübertragung erfolgt dadurch deutlich beschleunigt.
Einzigartige Partikelstrukturen
Die Partikel entstehen, trocknen und erhitzen sich in der Glatt Pulversynthese extrem schnell. Deren Abkühlung am Ausgang des Reaktors erfolgt blitzartig. Diese beschleunigte Partikelbildung und Phasenumwandlung sorgen für die gewünschten Reaktionszustände und ermöglichen die Bildung einzigartiger Strukturen.
Alle Prozesse in einem einzigen Schritt
Die Glatt Pulversynthese kombiniert die Partikelbildung, Trocknung und Kalzinierung und in einem einzigen Schritt. Bei Bedarf kann ein Coating integriert werden, um funktionelle Core Shell-Partikel mit spezifischen Schichtdicken-, Porositäts- und Aktivitätseigenschaften zu erzeugen
Gute Skalierbarkeit bei maximaler Flexibilität für den Prozess
Die thermodynamischen Bedingungen der Glatt Pulversynthese sind durch gezielte Prozesskontrolle leicht anpassbar. Prozessbedingungen wie Temperatur, Verweilzeit, Frequenz und Amplitude werden ebenso präzise eingestellt wie die Durchflussgeschwindigkeit des Prozessgases. Trotz der Vielzahl an Möglichkeiten, auf das Produkt Einfluss zu nehmen, bleibt der Prozess gut skalierbar, so dass Reaktorgrößen von Labor- bis Produktionsmaßstab möglich sind.
Weitere Informationen zu diesem Thema und verwandten Themen finden Sie auch in den folgenden Veröffentlichungen:
Juni 2021: Fraunhofer IKTS betreibt weltweit ersten flammenlosen Hochtemperatur-Pulversynthese-Reaktor
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Mit Pulversynthese zum neuen Batteriewerkstoff‘, PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Keramische Rohstoffe aus dem pulsierenden Heißgasstrom‘, PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Mattes aus dem Heißgasstrom – Mattierungsmittel durch Sprühkalzination‘ PDF, deutsch