Waarom we resistieve ovens vervangen door IR-lampen bij de productie van CNT’s
Als je al eens hebt geprobeerd om koolstofnanobuizen te maken, weet je hoe moeilijk dat is. Je hebt een zeer precieze temperatuurregeling nodig om de juiste chiraliteit en zuiverheid te bereiken. Maar traditionele resistieve ovens zijn gewoon te onnauwkeurig in hun werking. Ze verbruiken veel energie om de hele ruimte op temperatuur te brengen, terwijl je alleen maar interesse hebt in het substraat zelf.
Daarom hebben we overgestapt op kortegolf-IR-lampen. In plaats van alles op te warmen, richten we de energie rechtstreeks op het doelgebied. Dit zorgt voor een schoner proces, snellere resultaten en minder energieverbruik.
Het juiste temperatuurniveau bereiken
Bij de productie van CNT’s is de snelheid waarmee je de activeringstemperatuur van de katalysator bereikt cruciaal. Als je te langzaam bent, verslechtert de kwaliteit. Resistieve elementen kunnen dit niet bijhouden. IR-systemen daarentegen leveren een bijna onmiddellijke hitteopwekking op. Omdat je de energie precies richt waar de groei plaatsvindt, wordt er geen energie verspild wanneer het systeem niet in gebruik is. Dit is een eenvoudige manier om je ecologische voetafdruk te verminderen.
Bovendien kunnen we dankzij deze hoge-vermogenslampen de verhittingzone inkorten. Hierdoor hebben we minder gas nodig. Dat betekent dat de vacuümpompen minder belast worden. Dat zal zeker gewaardeerd worden door het onderhoudsteam.
De uitdagingen (hardware)
Het is niet zo eenvoudig als je zou denken. Je moet goed opletten met de bedrading. Als de stroomvoorziening onstabiel is, kan het gebeuren dat de temperatuur instabiel wordt. Dat leidt tot grote temperatuurschommelingen, waardoor de productie beschadigd kan raken.
We gebruiken gespecialiseerde kwartsomhullingen om te voorkomen dat corrosieve gassen de apparatuur beschadigen. Maar het echte probleem is de koeling. Je moet ervoor zorgen dat de koelsystemen goed werken. Anders kan de lamp oververhit raken, waardoor de verbindingen beschadigd raken en het systeem niet meer werkt.
Het bedrijf ‘groener’ maken
Door over te stappen op IR-lampen kun je die enorme, energieverslindende ovens weglaten. De cyclustijden zijn veel sneller. Je hoeft niet urenlang te wachten tot het systeem op temperatuur is. Hierdoor stijgt de elektriciteitsrekening niet te veel wanneer het team zich klaarmaakt voor de start van de productie. Dit is een praktische manier om de doelstellingen rondom koolstofneutraliteit te bereiken, zonder de productie te vertragen.
Het enige nadeel is dat de controle van de temperatuur wat complexer is. Je hebt hoge-snelheidsPID-controllers nodig om alles onder controle te houden. Anders bestaat het risico dat de temperatuur te hoog wordt en de CNT’s beschadigd raken. Maar zodra dit goed geregeld is, is het een grote winst.