Materials testing

Analytische Chemie is een onmisbaar hulpmiddel voor onderzoek op het gebied van duurzame energie opwekking. Materials Testing (MT) is gespecialiseerd in metingen aan processtromen, vaststellen van emissies van installaties en het ontwikkelen van nieuwe meetmethoden voor energiegerelateerde problemen als broeikasgassen.

Wij zijn door de Raad voor Accreditatie (ISO 17025) geaccrediteerd onder registratienummer L135. Tevens is ECN zowel ISO 9001 als ISO14001 gecertificeerd. Onze brandstofanalyses worden uitgevoerd volgens de Best Practice List.

Naast de geaccrediteerde verrichtingen voeren we ook diverse andere analyses uit.

Materials Testing

• Wat is de elementsamenstelling van deze vliegas?
• Hoeveel waterstof produceert mijn proefopstelling?
• Hoeveel zware metalen zitten er in dit afvalwater?
• Wat is de verbrandingswaarde van dit houtmonster?
• Welk percentage van deze brandstof is van fossiele herkomst?

Voor dit soort vragen kunt u terecht bij de werkgroep MT, een onderdeel van ECN Engineering & Services.

MT beschikt over gespecialiseerde analytisch chemici een aantal goed geoutilleerde laboratoria waar dagelijks dit soort vragen worden behandeld.
MT is onderverdeeld in vijf diensten, te weten:

• Spectro
• Natchemisch
• Organisch
• Gasanalyse
• Fysische Karakterisering

De dienst Spectro heeft de beschikking over een aantal optische technieken voor met name de bepaling van metaalconcentraties in een grote verscheidenheid aan monsters. De dienst Natchemisch is uitgerust met apparatuur voor het karakteriseren van brandstoffen, en heeft daarnaast de beschikking over geautomatiseerde meetapparatuur voor het analyseren van waterige oplossingen. De dienst Organisch maakt dankbaar gebruik van onder meer een zeer compleet geconfigureerde GC-MS opstelling en een HPLC opstelling uitgerust met Diode Array en Fluorescentie detectie. De dienst Gasanalyse is onze vliegende brigade, gespecialiseerd in het meten van gasconcentraties bij de proefopstellingen, veelal on-line. De dienst Fysische Karakterisering richt zich op de meting van deeltjesgrootte, porositeit, krimpgedrag en thermodynamische eigenschappen.

Voor het beheer van de meetgegevens wordt gebruik gemaakt van een LIMS-systeem. Grote hoeveelheden analyseresultaten kunnen als Excel-file worden gerapporteerd.

De bij ons opgebouwde kennis kan worden benut voor het uitvoeren van haalbaarheidsstudies en in veel gevallen hebben we passende antwoorden op vragen over toepassingen van sensor systemen.

Brandstof en asanalyse

Plasmatoorts ICP metaalanalyse

ECN heeft ruim 20 jaar ervaring met analyse van uiteenlopende brandstofsoorten zoals steenkool, biomassa, secundaire brandstoffen en afvalstromen.

Meting van Proximate (as, vluchtig, vocht), Ultimate (C, H, N, O, S, Cl, F, verbrandingswaarde, metalen) vindt plaats volgens de door KEMA, TNO en ECN opgestelde NTA 8200 en onder Accreditatie (ISO 17025) erkenning. Onlangs is ons pakket uitgebreid met de mogelijkheid dat wij ook het percentage van de brandstof kunnen bepalen dat van biogene herkomst is (het zgn. 'groendeel'). Meer daarover staat hier.

De toepassing van as als grondstof of bouwstof wordt bepaald door de chemische samenstelling en uitlooggedrag. Op het gebied van uitloogkarakteristieken van reststoffen kan ECN worden beschouwd als een van de toonaangevende instituten op het gebied van fundamenteel onderzoek en praktische toepassingen.

Analyse van uitlooggedrag wordt uitgevoerd onder accreditatie in samenwerking met de werkgroep Risicobeoordeling Milieuverontreiniging.

Gasanalyse

Mobiele gasanalyse opstelling

Ten behoeve van een optimale bedrijfsvoering van onze installaties is veel geïnvesteerd in de ontwikkeling van on-line meting van de hoofdcomponenten van stookgas (CO, H₂, CO₂, CH₄, O₂) en rookgas (CO, CO₂, SO₂, NO_x, C_xH_y, O₂) Daarnaast zijn voor de meting van N₂, Ar, C₂H₄, C₂H₆, benzeen, tolueen, xylenen, H₂S en COS micro-GC?s beschikbaar die in 1-2 minuten een totaalanalyse kunnen uitvoeren. Voor de bepaling van stof, vocht, sporengassen als NH₃, HCl, HCN worden traditionele technieken gebruikt. Momenteel worden snellere meettechnieken voor deze componenten ontwikkeld.

ECN beschikt over de kennis en de faciliteiten om desgewenst meetmethoden te ontwikkelen voor andere componenten. Er zijn bijvoorbeeld een aantal meetmethoden ontwikkeld voor de meting van een aantal energie gerelateerde broeikasgassen als CH₄ en N₂O in buitenlucht. Momenteel wordt gewerkt aan een on-line methode voor de meting van gasvormige elementen in procesgassen (Na,K) en zware metalen in buitenlucht (fijnstof).

Organische analyse

De belangstelling voor de analyse van organische componenten neemt de laatste jaren toe. Met de komst van biomassa gerelateerde conversietechnieken als vergassen is de meting en karakterisering van teercomponenten een belangrijk onderdeel geworden van ons analyse pakket.

GC-MS opstelling

Identificatie teercomponenten

Fysische Karakterisering

Bij fysische karakterisering worden de fysische eigenschappen van materialen bepaald zoals uitzettingscoëfficient, fase-omzettingen in relatie tot de temperatuur, porositeit en specifiek oppervlak.

Bij de Fysische Karakterisering concentreert het onderzoek zich op keramiek en poeders:

Deeltjesgrootte van poeders volgens de 'Static Light Scattering' en de 'Dynamic Light Scattering' methoden aan deeltjes tussen 0,01 en 600 mm.

Porositeitsmetingen d.m.v. 'kwik porosimetrie', en 'Stikstofgas adsorbtie'. Porievolumen tot 1 cm³ en poriegrootten tussen 50 mm en 2 nm. Minimaal detecteerbaar specifieke oppervlak 1 m²/g.

Dilatometrie, lineaire uitzetting en krimp t.g.v. sintering met een resolutie van 1,25  nm op een meetlengte van 25 mm en bij een maximale temperatuur van 1500 ⁰C.

Differentiële thermische analyse en gravimetrie (DTA/TGA). Meten van enthalpy veranderingen tot een maximale temperatuur van 1400 ⁰C. Smelten, fase-overgangen en chemische reacties tot 2000 ⁰C en 1500 ⁰C in respectievelijk een inerte en oxiderende atmosfeer.

Voor de karakterisering van grondstoffen voor keramische materialen is deeltjesgrootte meetapparatuur beschikbaar waarmee deeltjes vanaf 20 nm kunnen worden gemeten. Voor het meten van pori?n in bijvoorbeeld gesinterd keramiek, is apparatuur beschikbaar voor het meten van pori?n vanaf 0,3 nm.

Exotherme en endotherme reacties als gevolg van faseomzettingen en andere fysische reacties zijn meetbaar tot een temperatuur van 1500 ⁰C. En de thermische uitzetting van materialen kan worden bepaald tot een maximale uitzetting van 4 mm.

Bij een onderzoeksinstelling als ECN zijn naast betrouwbare standaard analyses innovatieve oplossingen voor metingen aan experimentele opstellingen van groot belang. Alles kan, maar het is voor ons een uitdaging om in nauw overleg met de opdrachtgever een oplossing op maat te leveren met een optimale prijsprestatieverhouding.