DE3822024A1 - Anordnung und verfahren zur erhoehung der gasselektivitaet bei elektrochemischen sensoren - Google Patents
Anordnung und verfahren zur erhoehung der gasselektivitaet bei elektrochemischen sensorenInfo
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Description
Sensoranordnungen mit Zwei- oder Dreielektroden sind
seit langem bekannt. Bei der Zweielektrodenanordnung
fließt ein Strom zwischen der Meßelektrode und der
Gegenelektrode, die mit den Konzentrationen von nach
zuweisenden Teilchen (Gase oder Ionen) proportional
ist. Bei den Dreielektrodenanordnung fließt der Strom
ebenso durch die Meßelektrode und Gegenelektrode und es
gibt eine zusätzliche Referenzelektrode durch die kein
Strom fließt. Diese Elektrode dient nur zur Stabili
sierung des Potentials der Meßelektrode. Bei beiden
Sensortypen spielt sich die elektrochemische Reaktion an
der Meßelektrode ab. Wenn z. B. Gase bestimmt werden
müssen, werden an der Meßelektrode entsprechende Gas
moleküle oxidiert oder reduziert und es fließt ein
Strom, der normalerweise mit der Konzentration der zu
bestimmenden Teilchen proportional ist. Bei einem Gas
gemisch werden alle Gasmoleküle umgesetzt (oxidiert
oder reduziert) wenn das Elektrodenpotential der Meß
elektrode das entsprechende Redoxpotential der Kompo
nenten erreicht und wenn ein entsprechender Elektroka
talysator verwendet wird.
Diese Eigenschaften von elektrochemischen Sensoren
(Gassensoren oder Ionen-sensoren) sind nachteilig, weil
es bedeutet, daß der Sensor nicht genügend selektiv ist
und so für viele Komponente Querempfindlichkeiten
aufweist. So kann z. B. ein elektrochemischer
Kohlenmonoxid-Sensor empfindlich auf Wasserstoff,
Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff sein. Diese
Querempfindlichkeit kann einige Prozent bis zu einige
100 Prozent von der CO-Empfindlichkeit erreichen.
Eine Möglichkeit ist, diese störenden Querempfindlich
keiten zu beseitigen ist, das Gas vorher zu filtern. Die
störenden Komponenten werden also mit einem chemischen
Filter absorbiert und so gelangt nur das zu bestimmende
Gaskomponent z. B. Kohlenmonoxid auf den Sensor. Ein
Nachteil dieser Lösung ist es, daß der chemische Filter
nach einer bestimmten Dosis von störenden Gasen
erschöpft ist und später keine Wirkung mehr aufweist.
Bei unserer Lösung wird ein anderer Weg gewählt. Bei
unserem Lösungsweg werden eine oder mehrere zusätzliche
Hilfselektroden im System eingebaut, wodurch ein Querem
pfindlichkeitsunterschied gegenüber der Meßelektrode
zustande kommt. Dieser Unterschied kann durch die Ver
wendung verschiedener Katalysatoren oder durch den
Aufbau zustande kommen.
Elektrochemischer Kohlenmonoxid-Sensor mit
verminderter Wasserstoffquerempfindlichkeit. Es ist z.
Zt. nicht möglich, einen solchen Elektroden-Katalysator
herzustellen, der Kohlenmonoxid oxidiert und Wasserstoff
nicht. Das bedeutet, wenn in einem Gasgemisch Kohlen
monoxid und Wasserstoff vorkommt (wie in Rauchgas, bei
Feuerungsanlagen oder Auspuffgas bei
Verbrennungsmotoren) wird ein Summsignal vom Kohlen
monoxid und Wasserstoff gebildet und eine selektive
Messung ist nicht möglich. Das bedeutet, daß bei einer
herkömmlichen elektrochemischen Anordnung (Zweielek
troden oder Dreielektroden) auf der Meßelektrode
Wasserstoff und Kohlenmonoxid oxidiert wird. Norma
lerweise wird das Gas zuvor vom Kohlenmonoxid und
Wasserstoff so begrenzt, daß an der Meßelektrode beide
Komponenten vollständig oxidiert werden und in der
Flüssigkeitsphase (Elektrolyt) sowie auf der Referenz
elektrode kein Gas mehr auftritt. In unserer Anordnung
aber wird eine zusätzliche Elektrode unter der Meßelek
trode plaziert, so daß auf der Meßelektrode das Kohlen
monoxid vollständig oxidiert wird, aber der Wasserstoff,
oder der größte Teil des Wasserstoffs, nicht oxidiert
wird, weil durch die Poren und wegen seiner sehr großen
Diffusionskonstanz der Wasserstoff leicht in den Elek
trolyt eindringt und die dort angeordneten Hilfselek
trode erreicht. Die Oxidation des Wasserstoffs verur
sacht ein zusätzliches Signal (Strom oder Spannung),
welches durch eine entsprechende Schaltung aus dem
Gesamtstrom des elektrochemischen Sensors herausgezogen
werden kann. Mit Hilfe dieses Stroms (der kalibriert
werden muß, je nachdem welcher Anteil von Wasserstoff
diese Hilfselektrode erreicht hat) kann man ein selek
tives CO-Signal bekommen.
Es kann bei diesem Beispiel die Signalkorrektur natür
lich nicht nur durch eine einfache Dividierung beider
Signale geschehen, sondern die Signalzeitverzögerung
kann ein Maß der Stromkorrektur sein. Das bedeutet, wenn
ein Gas die Meßelektrode erreicht hat, kommt zum Zeit
punkt T 1 eine Änderung (Signal) des Sensorstroms. In
diesem Augenblick wird aber noch kein Signal an der
Hilfselektrode erscheinen, weil das andere Gaskomponent
z. B. Wasserstoff in den tieferen, in dem Elektrolyt
plazierten Hilfselektrode nur nach einer bestimmten Zeit
(einige Sekunden oder eine Minute) erreicht wird. Wenn
das Gas auch nach einer bestimmten Zeit die Hilfselek
trode erreicht hat, wird im Zeitpunkt T 2 an der Hilfs
elektrode auch ein Signal erscheinen. Die Zeitdifferenz
zwischen T 1 und T 2 ist auch proportional bei einem be
stimmten geometrischen Aufbau mit der Wasserstoffkon
zentration. In einer entsprechenden Schaltung kann diese
Zeitverzögerung als ein Stromsignal ausgegeben werden
und nach einer entsprechenden Kalibration kann als
Korrektursignal das ursprüngliche CO + Wasserstoffsignal
verwendet werden.
Es ist natürlich ebenso möglich, nicht nur eine, sondern
mehrere Korrekturreferenzelektroden für verschiedene
Komponenten einzubauen. Auf diese Art und Weise können
mehrere Gaskomponenten aus einem Gasgemisch ausgefiltert
und somit eine erhöhte Selektivität erreicht werden.
Claims (11)
- Anspruch 1 eine elektrochemische Gassensoranordnung, dadurch ge kennzeichnet, daß zu dieser Gassensoranordnung eine oder mehrere zusätzliche Elektroden eingebaut werden, so daß das Signal der zusätzlichen Elektroden zeitlich oder wertlich dem Signal der ursprünglichen sensitiven Elektrode abweicht.
- Anspruch 2 nach 1, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektrode auf eine Komponente von dem Gasgemisch nicht empfindlich ist und/oder durch einen Filter Vergiftung, Herstellungsverfahren usw. unempfindlich gemacht wurde und dadurch entsprechende Kombination von der sensitiven Elektrode und der zusätzlichen Elektrode der Konzentra tion von einem störenden Komponent aus dem Gesamtsignal ausgezogen werden kann.
- Anspruch 3 nach 1 und 2, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (sensitive und zusätzliche Elektrode) auf die gleiche Weise auf den entsprechenden Gaskomponenten empfindlich sind; aber ein oder mehrere Komponente die zusätzliche Elektrode nicht in der gleichen Zeit erreichen wie die sensitive Elektrode.
- Anspruch 4 nach 1-3, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß diese Zeitver schiebung durch Untereinanderbau geschieht.
- Anspruch 5 nach 1-4, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die sensitive und die gasempfindliche Elektrode miteinander getrennt durch eine Kapillare oder durch eine Barriere und/oder durch einen Filter eine Zeitverzögerung zustande kommt oder durch Molekularsieb oder durch andere Trennungsverfahren und/oder Verzögerungen getrennt sind.
- Anspruch 6 nach 1-5, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Ver zögerung durch die Durchdiffusion durch den Elektrolyt (auf Elektrolytfilm, flüssige oder Festkörperelektrolyt) geschieht.
- Anspruch 7 nach 1-6, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektroden auf gleiche Art und Weise angeordnet sind und jede Elek trode für einen Gaskomponenten aus dem zu messenden Gas nicht empfindlich ist.
- Anspruch 8 nach 1-7, Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zusätz liche Elektroden untereinander oder nebeneinander ein gebaut sind und verschiedene Zeitverzögerungen zustande kommen.
- Verfahren 9 nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Signal der sensiti ven Elektrode mittels elektronischer Schaltung das Si gnal der Hilfselektrode ausgezogen wird.
- Verfahren 10 nach Anspruch 1-Verfahren 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von der sensi tiven Elektrode und der Hilfselektrode in einem Compu ter eingeführt sind und die Verarbeitung und Differen zierung von Signalen mit Hilfe der Mikrocomputer ge schieht.
- Verfahren 11 nach Anspruch 1-Verfahren 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich verschobenen Signale so verarbeitet werden, daß das verspätete Signal für die Bestimmung der langsamer diffundierenden oder zurückhaltende Gaskomponent einbezogen wird.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19883822024 DE3822024A1 (de) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | Anordnung und verfahren zur erhoehung der gasselektivitaet bei elektrochemischen sensoren |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19883822024 DE3822024A1 (de) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | Anordnung und verfahren zur erhoehung der gasselektivitaet bei elektrochemischen sensoren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3822024A1 true DE3822024A1 (de) | 1990-02-01 |
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|---|---|---|---|
| DE19883822024 Withdrawn DE3822024A1 (de) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | Anordnung und verfahren zur erhoehung der gasselektivitaet bei elektrochemischen sensoren |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3822024A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19628033C1 (de) * | 1996-07-11 | 1997-11-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Driftkompensation bei chemischen Sensoren |
| DE10330704B3 (de) * | 2003-07-08 | 2004-12-23 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Elektrochemischer Gassensor mit Filter |
| CN101571506B (zh) * | 2008-04-29 | 2016-02-24 | 华瑞科学仪器(上海)有限公司 | 甲醛传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0084935A1 (de) * | 1982-01-11 | 1983-08-03 | Hitachi, Ltd. | Gasnachweisvorrichtung |
-
1988
- 1988-06-30 DE DE19883822024 patent/DE3822024A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0084935A1 (de) * | 1982-01-11 | 1983-08-03 | Hitachi, Ltd. | Gasnachweisvorrichtung |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19628033C1 (de) * | 1996-07-11 | 1997-11-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Driftkompensation bei chemischen Sensoren |
| DE10330704B3 (de) * | 2003-07-08 | 2004-12-23 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Elektrochemischer Gassensor mit Filter |
| CN101571506B (zh) * | 2008-04-29 | 2016-02-24 | 华瑞科学仪器(上海)有限公司 | 甲醛传感器 |
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