DE2240814B2 - Gasspurelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasspürelement mit einem Fühlkörper, der bei Adsorption von Gas seine elektrische Leitfähigkeit ändert und der mit einem Elektrodenpaar verschen ist.

Es ist bekannt, daß einige Metalloxidhalbleitermaterialien bei Adsorption von Gas ihre elektrische Leitfähigkeit ändern, und solche Halbleitermaterialien hat man als Fühlkörper in Gasspürelementen und Meßgeräten verwendet. Jedoch müssen diese Halbleiterfühlelemente im allgemeinen auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 100^cC, erhitzt werden, damit ihre Empfindlichkeit oberhalb eines Bezugspegels gehalten wird. Sie müssen daher mit einem Heizelement versehen werden, welches den Gesamtaufbau kompliziert, die Kosten erhöht und eine vergrößerte Leistungsaufnahme bedingt. Außerdem sind die Halbleiterfühlelemente üblicherweise unempfindlich gegen anorganische Gase wie z.B. Kohlenmonoxid.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Gasspürelementes außerordentlich hoher Empfindlichkeit, auch gegen anorganische Gase, welches nicht geheizt zu werden braucht und demzufolge einfach aufgebaut und sehr preiswert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fühlkörper aus einem kohleartigen Adsorptionsmaterial besteht. Beispielsweise eignet sich hierzu Aktivkohle, welche Gas, insbesondere organische Gase, gut adsorbiert und ihre elektrische Leitfähigkeit dabei verändert. Jedoch ist Aktivkohle bisher noch nicht in Gasspürelementen verwendet worden, da sich ein solches Element nur sehr schwierig herstellen läßt.

Die Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Gasspürelementes,

F i g. 2 eine Kennlinie des Gasspürelementes und Fig.3 eine Schaltung für ein Gasspürgerät mit dem GasspürelemenL

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gasspürelement trägt ein isolierendes Substrat J auf seiner Oberfläche einen Fühlkörper in Form eines Überzugs 2 aus Aktivkohlepartikeln und ein Paar Elektroden 3 und 4, die entsprechend an Leiter S und 6 angeschlossen sind und Kontakte zu beiden Enden des Überzugs 2

ίο herstellen.

Zum Aufbringen des Aktivkohleüberzugs 2 auf das Substrat 1 können verschiedene Techniken angewandt werden. Die üblichen Formungsverfahren wie Vermischung mit einem Bindemittel und Formge-

bung unter Druck sind jedoch nicht geeignet, weil sich dabei die feinen Poren in den Aktivkohlepartikeln verstopfen und das Adsorptionsvermögen und dementsprechend auch die Fühlempfindlichkeit verringert wird. In einem Ausführungsbeispiel wird ein

Bindermaterial wie eine Polyvinylalkohollösung oder Silikongummi auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht, und dann werden die Aktivkühlepartikel auf die Binderschicht aufgestreut. Dieses Verfahren ist außeroruentlich einfach, birgt jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Kontrolle einer gleichförmigen Dicke des Kohleüberzugs in sich, wodurch eine gleichförmige Empfindlichkeit in Frage gestellt wird

Ein weiteres Ausführun.gsbeispiel besteht in der

Ablagerung des Kohleüberzugs 2 durch Vakuumauf-

dampfen des Kohlenmaterials. Zur Verbesserung der Aktivität muß hierbei aber der Überzug 2 einer Aktivierungsbehandlung unterzogen werden. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Überzug in eine Wasserdampfatmosphäre einbringt oder ihn nach

einer Imprägnierung mit einer Zinkchloridlösung sintert, oder indem man irgendein bei der Herstellung von Aktivkohle übliches Verfahren anwendet.

Die Elektroden 3 und 4 können durch Aufbringen eines Metallfilms durch Ablagerung im Vakuum oder Bestreichen mit einer leitenden Farbe vor oder nach der Ablagerung des Kohleüberzugs 2 ausgebildet werden.

Legt man an die beiden Elektroden 3 und 4 eine konstante Spannung und setzt man das Gasspürelement einer Benzoldampf enthaltenden Atmosphäre aus, dann ändert sich der hindurchfließende Strom entsprechend der Adsorption des Benzoldampfes mit der Zeit, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Ein gleiches Verhalten wurde gegenüber anderen organisehen Gasen und Dämpfen beobachtet, wobei sich allerdings bei bestimmten Gasarten der Strom mit zunehmender Zeit erhöhte. Zwar dampfen die adsorbierten Gase bei Zimmertemperatur nach einer genügend langen Zeit von selbst ab, jedoch kann dies beschleunigt werden, wenn man das Element anschließend zum Ausgasen heizt, so daß die Aktivität oder Gasempfindlichkeit schneller wieder hergestellt wird. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, das Gasspürelemcnt dennoch mit einem Heizer zu versehen. Bei bestimmten Gasarten läßt sich allerdings auch die Empfindlichkeit durch eine Aufheizung des Gasspürelementes deutlich heraufsetzen. Man kann diese Temperaturerhöhung aber auch durch Anlegen einer entsprechend höheren Spannung an die beiden Elektroden 3 und 4 erreichen, wodurch der Überzug 2 durch eigene Widerstandserwärmung aufgeheizt wird.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Gasspür-

gerätes mit dem in F i g. 1 dargestellten Element 10, welches mit drei Widerständen 11, 12 und 13 zu einer Brücke zusammengeschaltet ist, die an den beiden Klemmen einer Konstantstromquelle 14 liegt und deren Brückenspannung nach dem Aufschlagverfahren mittels eines Verstärkers 15 verstärkt wird, um ein Alarmgerät 16 anzusteuern.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen lassen sich in verschiedener Weise abwandeln. So kann statt des in Fig. 1 dargestellten flachen Sub- ίο strats auch ein rollenförmiges oder plattenförmiges Aktivkohlestück verwendet werden, soweit es die erwünschte hohe Aktivität und mechanische Festigkeit hat. Ferner kann das Substrat auch in Form eines Isolierrohres vorgesehen sein, in welches ein Heizdraht eingeführt ist und um da* herum die Aktivkohle als Überzug vorgesehen ist. Für das Substrat eignet sich jedes Material, welches eine hohe mechanische Festigkeit, ein gutes elektrisches Isolationsvermögen, eine gute Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit hat, wie Keramik-, Glas- und Kunstharzmaterialien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gasspürelement mit einem Fühlkörper, der bei Adsorption von Gas seine elektrische Leitfähigkeit ändert und der mit einem Elektrodenpaar versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlkörper (2) aus einem kohkartigen Adsorptionsmaterial besteht.

2. Gasspürelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohleartige Adsorptionsmaterial in Form eines dünnen Films auf einem Isoliersubstrat (1) aufgebracht isi.

3. Gasspürelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kohleartige Adsorptionsmaterial Aktivkohle ist.

4. Gasspürgerät unter Verwendung eines Gasspürelementes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (Brücke 10. 11, 12, 13), welche Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Fühlkörpers feststellt und ein entsprechendes Signal erzeugt, und durch ein Alarmgerät (16), welches auf das Signal hin Alarm gibt.