Passives Gasblasen-Management in mikrofluidischen Systemen auf Basis des Channel-in-Channel (CHIC) Konzepts und ähnlicher Verfahren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Roland Zengerle
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5419331

Im Rahmen des vorgestellten Projekts sollen passive mikrofluidische Komponenten zur Manipulation von Gasblasen untersucht werden. Denn durch die in Mikrodimensionen dominanten Oberflächeneffekte sind Gasblasen in engen Kapillaren oftmals wenig beweglich. Sie entstehen bei kapillarer Befüllung leicht an Ecken und Kanten oder durch elektrochemische Effekte mitten im System. Die eingetragenen Gasblasen führen in der Praxis meistens zu funktionellen Beeinträchtigungen bis hin zur Verstopfung von Mikrokanälen. Passive Systeme zur Manipulation von Gasblasen, wie das sogenannte "Channel-in-Channel" (CHIC) System [xiii] können in diesem Zusammenhang Abhilfe schaffen. Das CHIC System z.B. beruht auf zwei ineinandergeschachtelten mikrofluidischen Kanälen, durch die die Beweglichkeit der Gasbläschen erhöht und ein selbstständiger Blasenaustrag ermöglicht wird. Dies ist z.B. bei selbstatmenden Direktmethanolbrennstoffzellen (DMFC's) von Bedeutung, in denen die Zufuhr von Brennstoff und der Austrag von "Verbrennungsgasen" aufgrund von Kapillarkräften erfolgt. Im vorliegenden Projekt soll, ausgehend von dem im Vorfeld untersuchten CHIC-System, die Dynamik von Gasblasen in mikrofluidischen Strukturen untersucht werden. Ziel ist es, mit Hilfe von Experimenten an Testmustern und strömungsmechanischen Simulationen Komponenten für ein passives Gasblasen-Management zu entwickeln. Form und Funktion der Testmuster orientieren sich dabei zunächst an den Anforderungen für selbstatmende Brennstoffzellen. Bei der Durchführung der Forschungsarbeiten wird allerdings darauf geachtet, die Ergebnisse auch in anderen mikrofluidischen Systemen anwenden zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen