DE102008048789A1 - Kältevorrichtung - Google Patents

Kältevorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102008048789A1
DE102008048789A1 DE102008048789A DE102008048789A DE102008048789A1 DE 102008048789 A1 DE102008048789 A1 DE 102008048789A1 DE 102008048789 A DE102008048789 A DE 102008048789A DE 102008048789 A DE102008048789 A DE 102008048789A DE 102008048789 A1 DE102008048789 A1 DE 102008048789A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carbon particles
carbon
metal
alloys
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008048789A
Other languages
English (en)
Inventor
Lothar Dr. Siegert
Christine Dr. Täschner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Leybold GmbH
Original Assignee
LEIBNITZ-INSTITUT fur FESTKOERPER- und WERKSTOFFFORSCHUNG DRESDEN EV
LEIBNITZ INST fur FESTKOERPER
Leibnitz-Institut fur Festkorper- und Werkstoffforschung Dresden Ev
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LEIBNITZ-INSTITUT fur FESTKOERPER- und WERKSTOFFFORSCHUNG DRESDEN EV, LEIBNITZ INST fur FESTKOERPER, Leibnitz-Institut fur Festkorper- und Werkstoffforschung Dresden Ev, Oerlikon Leybold Vacuum GmbH filed Critical LEIBNITZ-INSTITUT fur FESTKOERPER- und WERKSTOFFFORSCHUNG DRESDEN EV
Priority to DE102008048789A priority Critical patent/DE102008048789A1/de
Priority to PCT/EP2009/061848 priority patent/WO2010034634A1/de
Publication of DE102008048789A1 publication Critical patent/DE102008048789A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/02Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/02Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
    • F04B37/04Selection of specific absorption or adsorption materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kondensation und/oder Adsorption von Gasen, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung sowie eine Kryopumpe, die eine derartige Vorrichtung umfasst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Kondensation und/oder Adsorption von Gasen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit einem Kältereservoir verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kondensation und/oder Adsorption von Gasen, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung sowie eine Kryopumpe, die eine derartige Vorrichtung umfasst.
  • Es ist seit langem bekannt, dass Gase und Dämpfe an gekühlten Flächen gebunden werden. Während dieser Effekt praktisch seit seiner Entdeckung zur Vakuumverbesserung genutzt wurde (Kühlfallen, Baffles), hat die Vakuumerzeugung mit Hilfe tiefgekühlter Flächen, also mit Kyropumpen, erst seit 1957 zunehmendes Interesse gefunden (K. Jousten: „Wutz Handbuch Vakuumtechnik, Theorie und Praxis", Vieweg Verlag 2004).
  • Nach DIN 28400, Teil 2 ist „eine Kryopumpe eine gasbindende Vakuumpumpe, in der die Gase an tiefgekühlten Flächen kondensieren und/oder an tiefgekühlten Sorptionsmitteln (Festkörper oder Kondensat) adsorbieren. Das Kondensat und/oder Adsorbat wird auf einer Temperatur gehalten, bei der der Gleichgewichtsdampfdruck gleich oder geringer ist als der gewünschte niedrige Druck in der Vakuumkammer. Die Kryopumpe arbeitet im Bereich des Hochvakuums und des Ultrahochvakuums.”
  • Als Kryogruppen gelten nur solche Vakuumpumpen, die im Bereich von weniger als 120 K arbeiten. Die gewählte Temperatur hängt von der Art des abzupumpenden Gases ab.
  • Kondensationspumpen, die bei höheren Temperaturen arbeiten, werden als Dampfkondensatoren oder als Kondensatoren schlechtweg bezeichnet.
  • Die Kapazität einer Kryopumpe ist begrenzt, weil das abgepumpte Gas auf der Kaltfläche gebunden bleibt. Im Hoch- und Ultrahochvakuum, dem derzeitigen Hauptanwendungsgebiet der Kryopumpe, ist dies wegen der geringen anfallenden Gasmengen kein Nachteil. Zweifellos wird aber die Anwendung von tiefen Temperaturen für Vakuumprozesse bei höheren Drücken zunehmende Bedeutung erlangen. Bei kurzen Pumpzeiten ist die begrenzte Kapazität einer Kryopumpe unter Umständen auch dann nicht störend. Dauerbetrieb ist bei Drücken p < 10–2 Pa jedoch nur bei regelmäßiger Regenerierung der Pumpe möglich, die Regenerierperiode wird durch den Gasanfall in der Pumpe bestimmt und ist umso kürzer, je mehr Gas die Kryopumpe binden muss.
  • Bei der Bindung von Gasen an Kaltflächen werden verschiedene Mechanismen wirksam. Neben der Kondensation treten Kryotrapping und Kryosorption auf. In der Praxis ist es oft nicht möglich, diese Mechanismen klar zu trennen. Unter Kryotrapping versteht man die Kondensation eines tiefersiedenden, und dementsprechend schwerer kondensierbaren Gases im Gemisch mit einem anderen, höhersiedenden Gas. Bei der Kryosorption wird das tiefersiedende Gas an einer vor Beginn des Pumpvorganges niedergeschlagenen Kondensatschicht eines höhersiedenden Gases oder an einem gekühlten festen Adsorptionsmittel gebunden.
  • Das Hauptproblem bei der Anwendung fester Adsorbentien (Molekularsiebe, Aktivkohle) zur Druckerniedrigung im Hoch- und Ultrahochvakuum durch Kryosorption ist die Wärmeübertragung vom Adsorbens an die Kaltfläche. Da bei niedrigen Drücken die Wärmeleitung durch das zu pumpende Gas vernachlässigbar klein wird, kann die Abkühlung nur durch Wärmeleitung im Adsorbens selbst erfolgen. Hierzu ist eine gut wärmeleitende Kontaktierung des Adsorbens mit der Kaltfläche erforderlich, die meist durch Kleben hergestellt wird. Die Auswahl eines geeigneten Klebemittels muss sichergestellt werden. Das Adsorptionsmittel muss vor dem Abkühlen der Apparatur so weit wie möglich durch Ausheizen entgast werden. In der Tieftemperaturtechnologie dürfte diese Methode der Kryosorption zunehmende Bedeutung erlangen.
  • Als Adsorptionsmittel zur Vakuumerzeugung haben sich die seit langem bekannte Aktivkohle sowie die Molekularsiebe 4A, 5A und 13X besonders bewährt. Aktivkohle hat unter sonst gegebenen Bedingungen im allgemeinen eine höhere Adsorptionskapazität, gemessen in Pa m3 pro kg Adsorbens, als die Molekularsiebe (R. A. Haefer: „Kryo-Vakuumtechnik, Grundlagen und Anwendungen", Springer Verlag 1981). Aktivkohle ist also unter gewöhnlichen Umständen gegenüber Molekularsieben bevorzugt.
  • Das Gasspeichervermögen bei Kryotemperaturen ist dabei um so größer, je größer die aktive Oberfläche der Aktivkohle ist und je tiefer die Temperatur der Kohlenstoffpartikel ist, üblicherweise weniger als etwa 50 K. Die Gasbelegung erfolgt dabei in Monolagen auf dem Kohlenstoff.
  • Die Herstellung solcher Kaltflächen erfolgt durch Aufkleben von Aktivkohlegranulat, Aktivkohlefeinsplitt und anderen gebundenen Aktivkohlepartikeln, ist jedoch mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden. Hinzu kommt, dass die nutzbare Aktivkohleoberfläche teilweise durch den verwendeten Kleber unwirksam wird. Zudem ist man in der Fertigungstechnologie auf ebene oder nur wenig gekrümmte metallische Flächen beschränkt.
  • Neben einer Vereinfachung eines solchen Herstellungsverfahrens bzw. der Bereitstellung eines einfacheren Alternativverfahrens ist es wünschenswert, die Oberfläche des eingesetzten Adsorbens weiter zu vergrößern, um entsprechend größere Gasmengen adsorbieren und/oder kondensieren zu können.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit einem solchen Adsorbens bereitzustellen, welches bezogen auf die Massen des Adsorbens eine (wesentlich) größere Oberfläche aufweist, als dies bei der Verwendung verschiedener Aktivkohlevarianten des Standes der Technik der Fall ist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein möglichst einfaches Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung bereitzustellen.
  • Gelöst wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in einer ersten Ausführungsform durch eine Vorrichtung zur Kondensation und/oder Adsorption von Gasen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit einem Kältereservoir verbunden sind.
  • Nanostrukturierte Teilchen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind dabei bevorzugt solche, welche einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm besonders bevorzugt von 1 bis 50 nm und eine mittlere Teilchenlänge von 1 μm bis einige 1000 μm, bevorzugt 10 μm bis 1000 μm aufweisen.
  • Unter Kältereservoir wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein ausreichend großer Vorrat eines Stoffes verstanden, der also bei Kälteabgabe an die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen (d. h. Wärmeaufnahme von diesen) seine Temperatur – wenn überhaupt – nur um wenige Grad, bevorzugt um weniger als 3 K, besonders bevorzugt um weniger als 1 K, ändert. Die Begriffe „Kälteabgabe” und „Wärmeabgabe” beziehen sich dabei wiederum auf die während eines normalen Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung auftretenden Kälte- bzw. Wärmeströme – die bei deren Inbetriebnahme auftretenden Kälte-/Wärmespitzen (z. B. bei Inbetriebnahme einer Kryopumpe) sollen davon bevorzugt nicht mitumfasst sein.
  • „Wärmeleitend” bedeutet im Hinblick auf die sich zwischen den nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen und dem Kältereservoir befindende Verbindung, dass diese mit hinreichender Geschwindigkeit einen Temperaturausgleich zwischen beiden ermöglicht. Der Begriff „Verbindung” umfasst dabei alle Materialien, die bei einer Kälte-/Wärmeleitung von den nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen zum Kältereservoir hin passiert werden (müssen).
  • Ein Temperaturausgleich mit hinreichender Geschwindigkeit resultiert bevorzugt dann, wenn die Wärmeleitfähigkeit λ der Verbindung ≥ 1 W/(m × K), insbesondere ≥ 10 W/(m × K) ist, jeweils bezogen auf die Temperatur des Kältereservoirs Die Wärmeleitfähigkeit ist von geringer Bedeutung, da die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen sehr gering thermisch belastet werden, und dort wo kein kontinuierlicher Wärmefluss vorhanden ist, auch keine wesentliche Temperaturdifferenz durch Wärmeübergänge entsteht. Zudem ist die anfangs kühlende Masse der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen größer als die Masse des „Kältereservoirs”.
  • Unter Gasen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung bei Normalbedingungen (20°C, 1013 mbar) gasförmige Substanzen verstanden, d. h. insbesondere die Bestandteile der Luft, wie zum Beispiel Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase, Methan, Wasserstoff.
  • Die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen sind in Bezug auf das Kältereservoir bevorzugt so angeordnet, dass eine Kondensation und/oder Adsorption von Gasen nur an den nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen erfolgen kann, d. h. also mit anderen Worten, dass ein Zutritt von Gasen zum Kältereservoir bevorzugt unterbunden ist.
  • Bevorzugt weist das Kältereservoir eine Temperatur von ≤ 20 K auf. Wie oben bei der Erläuterung des Standes der Technik erwähnt, geht eine Temperaturerniedrigung der Kaltfläche bzw. der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen, an welcher die Kondensation und/oder Adsorption der Gase erfolgen soll, mit einer Erhöhung der Saugleistung einher. Niedrigere Temperaturen des Kältereservoirs sind aus diesem Grunde bevorzugt.
  • Nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen weisen im Vergleich zu verschiedenen Aktivkohlevarianten jeweils bezogen auf ihre Massen, eine vergleichbar große aktive Oberfläche auf. Aufgrund der gegenüber einem Aktivkohle-Makroteilchen jedoch wesentlich feineren und zum Vakuumraum offenliegenden Struktur der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen ergibt sich ein verbesserter Adsorptionsmechanismus. Somit sind nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen zur Kondensation und/oder Adsorption einer wesentlich größeren Gasmenge befähigt. Bekannte Aktivkohlenflächen sind innerhalb einer Kryopumpe bzw. einem Vakuumrezipienten unhandlich, sperrig und meist nur in einer Lage ausführbar. Mit einem nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen beschichteten Band oder dünnem Blech kann man das begrenzte Volumen wesentlich besser füllen, eine Haftung der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen ist auch bei nachträglichem Biegen gegeben. Bevorzugt sind die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen dabei ausgewählt aus der Gruppe umfassend einwandige Kohlenstoffnanoröhren (sog. single walled nano tubes, SWNT), mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (sog. multi walled nano tubes, MWNT), Kohlenstofffasern, Kohlenstoffschichten (umfassend nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen), Kohlenstoff-Lamellen oder Fullerene.
  • Bei der genauen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben sich zwei Varianten als bevorzugt herausgestellt:
    Bei der ersten Variante sind die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen auf einem Substrat aufgebracht, über welches die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit dem Kältereservoir verbunden sind.
  • Bevorzugt umfasst das (Träger-) Substrat dabei mindestens 600°C temperaturfeste metallische und/oder keramische Materialien, ausgewählt aus der Gruppe umfassend:
    Molybdän; Wolfram; Edelstahllegierungen; Nickel; Nickellegierungen; Eisen; Eisenlegierungen; Kobalt; Kobaltlegierungen; Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen; Al2O3; Si3N4; Kohlenstoff-Faserverbundwerkstoffe; Glas-Faserverbundwerkstoffe; Verbundwerkstoffe aus Glas, Keramik oder Metall. Die Abscheidung von nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen mit dem CVD-Verfahren erfolgt bei relativ hohen Temperaturen ab mindestens 600°C.
  • Bevorzugt ist das Substrat ein Metall, eine Metallband, ein Verbundwerkstoff (zum Beispiel kohlefaserverstärkte Materialien) oder eine Keramik. Eine gute thermische Leitfähigkeit ist von Vorteil, stellt es doch zumindest einen Teil der oben schon angesprochenen Verbindung zwischen nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen und Kältereservoir dar.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich zwischen dem Substrat und den nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen mindestens eine zusätzliche ganz- oder teilflächige Schicht aus Metall/en, Metallnitrid/en und/oder Metalloxid/en befindet. Eine solche Zwischenschicht, welcher im Wesentlichen Keimbildungs- bzw. Haftvermittlerfunktionen zukommen, ist insofern besonders bevorzugt, als sie für die Ausbildung von (bestimmten) nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen bei der Herstellung/Aufbringung bzw. für eine feste und stabile Verbindung zu den auf dem Substrat aufgebrachten nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen sorgt. Darüber hinaus können solchen Zwischenschichten auch Korrosionsschutzeigenschaften für das darunterliegende Substratmaterial zukommen.
  • Eine Ausgestaltung einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
  • Die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen 1 können – wie oben ausgeführt – ein oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstofffasern, Kohlenstoffschichten, Kohlenstoffpulver, Kohlenstoff-Lamellen oder Fullerene umfassen bzw. gar ganz aus diesen bestehen. Die optionale Zwischenschicht 2 hat im Wesentlichen Keimbildungs- bzw. Haftvermittlereigenschaften und/oder dient zum Korrosionsschutz des Substrats 3. Die Zwischenschicht 2 umfasst dabei mindestens ein Metall, Metallnitrid und/oder Metalloxid. Ein typisches Beispiel in diesem Zusammenhang ist eine Nickelschicht zur Korrosionsinhibierung des darunterliegenden Substrats 3. Das Substrat 3 muss mit dem Kälteerzeuger, üblicherweise der thermischen Kontaktfläche eines Kaltkopfes 5 verbunden sein, wozu wiederum gut wärmeleitende Kontaktschichten 4, wie zum Beispiel Indiumfolie, Indiumschichten oder ähnliches gut wärmeleitfähiges und Oberflächenrauhigkeiten ausgleichendes weiches Material Anwendung finden kann.
  • Eine zweite Art der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen in einem Behälter angeordnet sind, welcher über einen den Austritt der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen aus dem Behälter verhindernden Austrittsschutz und eine Gaseintritts-Öffnung verfügt.
  • In diesem Falle sind die nanostrukturierten Kohlestoffteilchen bevorzugt unter Beibehaltung von mindestens 80%, besonders bevorzugt von mindestens 90% ihrer Porosität gesintert, verpresst oder verdichtet. Auf diese Weise lässt sich die in dem Behälter unterzubringende Menge an nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen und damit insgesamt die zur Kondensation und/oder Adsorption zur Verfügung stehende Oberfläche bedeutend vergrößern.
  • Bevorzugt sind sowohl der Austrittsschutz als auch die Gaseintritts-Öffnung in einer einzigen Membran ausgebildet, dergestalt, dass deren Poren zwar durchlässig für die zu kondensierenden und/oder adsorbierenden Gase, jedoch undurchlässig für die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen sind.
  • Entsprechende Ausgestaltungen finden sich in den 2 und 3.
  • Der Behälter 10 in 2 kann in beliebiger Form (zylindrisch, kubisch, etc.) ausgestaltet sein, wobei die Gaseintritts-Öffnung 13 mit dem Austrittsschutz 11 verbunden ist, um den Austritt der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen 12 aus dem Behältnis heraus zu verhindern. Der Behälter wird an mindestens einer Seitenfläche mit der Kaltkopfkontaktfläche in thermischen Kontakt gebracht.
  • In 3 besitzt der Behälter 14 eine gasdurchlässige Membran 15 für die Gase, die an den nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen gebunden werden sollen. Dabei ist die Porengröße der Membran 15 so gewählt, dass zwar die Gasteilchen, nicht jedoch die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen hindurchtreten können. Auf diese Weise wird ein Gaseintritt in den Behälter ermöglicht, der Austritt von nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen jedoch unterbunden.
  • Es können ein oder mehrere Behälter an den Kaltkopf thermisch und mechanisch angekoppelt werden, wobei auch eine indirekte Ankopplung über mehrere Behälterebenen möglich ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass man nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen mit einem Kältereservoir in Kontakt bringt.
  • Die nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen werden dabei bevorzugt mittels CVD- oder Plasma-CVD-Verfahren auf das gegebenenfalls mindestens eine zusätzliche ganz- oder teilflächige Schicht aus Metall/en, Metallnitrid/en und/oder Metalloxid/en aufweisende Substrat aufgebracht.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass man vor oder während des Aufbringens der nanostrukturierten Kohlenstoffteilchen weitere Dotierungs- und/oder Katalysatorverbindungen aufbringt, insbesondere Li, Ti, Fe, Cu, Cr, Co und/oder Ni-Verbindungen. Durch solche Verbindungen bzw. Elemente wird die Ausbildung bestimmter Nanostrukturen begünstigt bzw. veranlasst oder aber auch die Geschwindigkeit der Ausbildung insgesamt erhöht.
  • In einer weitergehenden Ausführungsform wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Kryopumpe, welche eine wie oben beschrieben erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - K. Jousten: „Wutz Handbuch Vakuumtechnik, Theorie und Praxis”, Vieweg Verlag 2004 [0002]
    • - DIN 28400 [0003]
    • - R. A. Haefer: „Kryo-Vakuumtechnik, Grundlagen und Anwendungen”, Springer Verlag 1981 [0009]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Kondensation und/oder Adsorption von Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass nanostrukturierte Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit einem Kältereservoir verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältereservoir eine Temperatur von ≤ 20 K, aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffteilchen ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren, mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren, Kohlenstoff-Fasern, Kohlenstoff-Schichten, Kohlenstoff-Lamellen oder Fullerene.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Substrat umfasst, auf dem die Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit dem Kältereservoir verbunden sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mindestens 600°C temperaturfeste metallische und/oder keramische Materialien umfasst, die insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Molybdän; Wolfram; Edelstahllegierungen; Nickel; Nickellegierungen; Eisen; Eisenlegierungen; Kobalt; Kobaltlegierungen; Kupfer, Kupferlegierunge, Aluminium, Aluminiumlegierungen Al2O3; Si3N4; Kohlenstoff-Faserverbundwerkstoffe; Glas-Faserverbundwerkstoffe; Verbundwerkstoffe aus Glas, Keramik oder Metall.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein beliebig formbares Blech, Metallband oder ein Formstück ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffteilchen mit dem Substrat über mindestens eine zusätzliche ganz- oder teilflächige Schicht aus Metall/en, Metallnitrid/en und/oder Metalloxid/en verbunden sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Behälter mit Kohlenstoffteilchen, wobei der Behälter über einen den Austritt der Kohlenstoffteilchen aus dem Behälter verhindernden Austrittsschutz und eine Gaseintritts-Öffnung verfügt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffteilchen unter Beibehaltung von mindestens 80%, bevorzugt 90%, ihrer Porosität gesintert, verpresst oder verdichtet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsschutz und die Gaseintritts-Öffnung eine Membran umfasst, deren Poren durchlässig für die zu kondensierenden und/oder adsorbierenden Gase und undurchlässig für die Kohlenstoffteilchen sind.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kohlenstoffteilchen wärmeleitend mit einem Kältereservoir in Kontakt bringt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kohlenstoffteilchen mittels CVD- oder Plasma-CVD-Verfahren auf das gegebenenfalls mindestens eine zusätzliche ganz- oder teilflächige Schicht aus Metall/en, Metallnitrid/en und/oder Metalloxid/en aufweisende Substrat aufbringt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man während des Aufbringens der Kohlenstoffteilchen weitere Dotierungs- und/oder Katalysatorverbindungen aufbringt, insbesondere Li, Ti, Fe, Cu, Cr, Co und/oder Ni enthaltende Verbindungen.
  14. Kryopumpe umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
DE102008048789A 2008-09-24 2008-09-24 Kältevorrichtung Withdrawn DE102008048789A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008048789A DE102008048789A1 (de) 2008-09-24 2008-09-24 Kältevorrichtung
PCT/EP2009/061848 WO2010034634A1 (de) 2008-09-24 2009-09-14 Kältevorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008048789A DE102008048789A1 (de) 2008-09-24 2008-09-24 Kältevorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008048789A1 true DE102008048789A1 (de) 2010-04-01

Family

ID=41353807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008048789A Withdrawn DE102008048789A1 (de) 2008-09-24 2008-09-24 Kältevorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008048789A1 (de)
WO (1) WO2010034634A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10145371B2 (en) * 2013-10-22 2018-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Ultra high vacuum cryogenic pumping apparatus with nanostructure material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003225561A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガス吸着エレメント

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4791791A (en) * 1988-01-20 1988-12-20 Varian Associates, Inc. Cryosorption surface for a cryopump
US5092130A (en) * 1988-11-09 1992-03-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Multi-stage cold accumulation type refrigerator and cooling device including the same
US5343740A (en) * 1993-08-27 1994-09-06 Southeastern Universities Research Association High sensitivity leak detection method and apparatus
DE19826681B4 (de) * 1998-06-16 2004-02-12 Marquardt, Niels, Dr. Verfahren zur Herstellung von neuartigen Getter-Werkstoffen in Form dünner metallischer und kohlenstoffhaltiger nanostrukturierter Schichten und Verwendung derselben zur Hochvakuumerzeugung und Gasspeicherung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003225561A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガス吸着エレメント

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 28400
JOUSTEN,K. (Hrsg.): Wutz Handbuch Vakuumtechnik. 8.Aufl. Wiesbaden: Vieweg Verlag, 2004, S.415-417, - ISBN 3-528-64884-8 *
JP 2003-2 25 561 A (Abstract und maschinelle Übersetzung vom 02.06.2009) JOUSTEN,K. (Hrsg.): Wutz Handbuch Vakuumtechnik. 8.Aufl. Wiesbaden: Vieweg Verlag, 2004, S.415-417, - ISBN 3-528-64884-8
JP 2003225561 A In: Patent Abstracts of Japan (und maschinelle Übersetzung vom 02.06.2009) *
K. Jousten: "Wutz Handbuch Vakuumtechnik, Theorie und Praxis", Vieweg Verlag 2004
R. A. Haefer: "Kryo-Vakuumtechnik, Grundlagen und Anwendungen", Springer Verlag 1981

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010034634A1 (de) 2010-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cao et al. Hydrogen storage of dense-aligned carbon nanotubes
US11111910B2 (en) Ultra high vacuum cryogenic pumping apparatus with nanostructure material
TWI668396B (zh) 吸附熱交換器裝置
US8795434B2 (en) Method and apparatus for mass production of graphene and carbon tubes by deposition of carbon atoms, on flat surfaces and inside walls of tubes, generated from dissociation of a carbon-containing gas stimulated by a tunable high power pulsed laser
Merritt et al. High performance nanoporous carbon membranes for air separation
CN108722198B (zh) 一种全碳复合膜的制备方法及其产品
WO1999040023A1 (en) Hydrogen storage in carbon material
DE102014104185A1 (de) Verfahren zum Vergrößern der Speicherkapazität eines Erdgastanks
CN105073252A (zh) 多孔部件和催化剂部件
US20070028768A1 (en) Method of adsorption using self-locking carbon adsorbent
Yuan et al. Steric configuration-controllable carbon nanotubes-integrated SiC membrane for ultrafine particles filtration
DE102008048789A1 (de) Kältevorrichtung
WO2006095800A1 (ja) 水素吸蔵材料、水素吸蔵構造、水素吸蔵体、水素貯蔵装置、燃料電池車両、及び水素吸蔵材料の製造方法
Kapsi et al. Zeolite-templated sub-nanometer carbon nanotube arrays and membranes for hydrogen storage and separation
JP2020508960A (ja) 窒化ホウ素ナノチューブ振動減衰
JP5089080B2 (ja) 水素吸蔵材料、及びその製造方法
CN106976857B (zh) 一种新型sp3碳材料及其高压制备方法
US20070051242A1 (en) Configurations and methods for assisted condensation
JP4557562B2 (ja) アモルファスカーボンナノカプセル及びその製造方法
JP2007270263A (ja) 水素貯蔵体
KR101346107B1 (ko) 거대 나노선 구조체로 이루어진 흡착제 및 그 제조 방법
DE102010030485A1 (de) Verfahren zur Abtrennung von C2+-Kohlwasserstoffen aus Erdgas oder Erdölbegleitgas unter Einsatz von Membranen
JP2005046702A (ja) 黒鉛系水素吸蔵材料及びその製造方法
DE112020000687T5 (de) Graphen-Wolle und deren Herstellung
US11951428B2 (en) Solid carbon products comprising compressed carbon nanotubes in a container and methods of forming same

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LEYBOLD GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: LEIBNIZ-INSTITUT FUER FESTKOERPER- UND WERKSTOFFFORSCHUNG DRESDEN E.V., 01069 DRESDEN, DE; OERLIKON LEYBOLD VACUUM GMBH, 50968 KOELN, DE

Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER FESTKOERPER- UND WERKSTO, DE

Free format text: FORMER OWNERS: LEIBNIZ-INSTITUT FUER FESTKOERPER- UND WERKSTOFFFORSCHUNG DRESDEN E.V., 01069 DRESDEN, DE; OERLIKON LEYBOLD VACUUM GMBH, 50968 KOELN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNE, DE

R120 Application withdrawn or ip right abandoned