Effekte und Verwendung von Stickstoff und Sauerstoff

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Atmosphäre und Sauerstoff

Die Atmosphäre auf unserem Planeten ist - auf Meereshöhe- zusammengesetzt aus 78 Vol.-% Stickstoff (N2) und 21 Vol.-% Sauerstoff (O2) sowie 1 Vol.-% Argon (Ar) und einem geringen Anteil anderer Gase wie z.B. Kohlendioxid. Während Stickstoff als ein reaktionträges (inertes) Gas bei Umgebungstemperatur nicht mit anderen Stoffen reagiert, ist die andere wesentliche Komponente der Luft, der Sauerstoff, sehr diffusionsfähig und reaktionsfreudig. Sauerstoff ist in der Lage mit diversen Substanzen Verbindungen einzugehen und damit auch chemische Reaktionen zu ermöglichen, welche die Basis vieler natürlicher und biochemischer Prozesse sowie einiger physikalischer Effekten sind.

Effekte von Sauerstoff

In den letzten Jahrhunderten wurden viele Details über die Prozesse und Effekte erforscht, welche von Sauerstoff ermöglicht oder unterstützt werden. Für die meisten dieser Vorgänge ist die Sauerstoffkonzentration entscheidend. So sind die meisten Verbrennungsvorgänge bei einer Sauerstoffkonzentration von unter 16 Vol. % in atmophärischen Druck nicht möglich oder nicht aufrecht zu erhalten. Wird Sauerstoff mit einer höheren als der natürlichen Konzentration zugeführt dann werden z.B.  Verbrennungsprozesse stark beschleunigt. Das Risiko einer Zündung der meisten explosionsfähigen Stoffe und Flüssigkeiten ist wiederum bei einer Sauerstoffkonzentration von unter 5 Vol.-% in sonst Stickstoff-haltiger Atmosphäre praktisch ausgeschlossen. Mikrobiologisches Wachstum in Früchten und Nahrungsmitteln wird bei Sauerstoffkonzentrationen von unter 1 Vol.-% in der Gasmischung reduziert oder unterdrückt. In der Medizin werden sowohl sauerstoffangereicherte als auch sauerstoffreduzierte Atmosphären für therapeutische und Heil-Anwendungen eingesetzt. Andere natürliche Prozesse und technische Anwendungen haben spezifische Bedarfe an die Sauerstoffkonzentration.

Eigenschaften von Inertgasen

Stickstoff kombiniert mit Sauerstoff nur bei sehr hohen Temperaturen wie z.B. in Öfen, reagiert aber nicht bei Umgebungstemperatur und den meisten anderen Bedingungen. Daher wird Stickstoff ebenso wie die wirklich inerten Gase wie z.B. Argon, Neon, Xenon auch als Inertgas betrachtet.

Künstliche Gemische aus Sauerstoff und Stickstoff

Um künstliche Gemische von Sauerstoff und Stickstoff aus Luft zu erzeugen bedarf es einer technischen Anlage. Unsere Air Processing Systems verwenden die verschiedenen verfügbaren Technologien der Luftzerlegung um die folgenden Kategorien von Gasgemischen zu erzeugen.

  • Stickstoffangereicherte (sauerstoffreduzierte) Luft (78 ... 95 % Vol. N2)
  • Stickstoff (95 ... 99,999 % Vol. N2)
  • Sauerstoffangereicherte Luft (21 ... 50 % Vol. O2)
  • Sauerstoff (50 ... 99,5 % Vol. O2)
  • Spezielle Gemische aus Sauerstoff und Stickstoff wie z.B. Nitrox

Vor-Ort-Erzeugung von Stickstoff und Sauerstoff

Es gibt verschiedene Technologien und Bezugsquellen für die beschriebenen Gase und Gemische. Vor der Planung eines Air Processing Systems für eine Vor-Ort-Erzeugung von Gasen sollten die Vorteile der verfügbaren Liefermöglichkeiten genau überprüft werden. Zusätzlich sind noch die spezifischen Anforderungen der Anwendungen für Air Processing Systems zu berücksichtigen.