DE69028495T2

DE69028495T2 - Fühler für ionisierbare Substanzen

Info

Publication number: DE69028495T2
Application number: DE69028495T
Authority: DE
Inventors: James Frederick Mcelroy; William Francis Smith
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1990-12-04
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2010-12-05
Also published as: EP0431565A2; JP3062254B2; CA2030965A1; JPH03267753A; CA2030965C; EP0431565A3; DE69028495D1; EP0431565B1; US5118398A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweisen ionisierbarer Substanzen.
Ionisierbare Substanzen wie, unter anderen, Wasserstoff, Natrium und Chlor innerhalb eines Stroms bzw. einer Strömung nachzuweisen, kann aus verschiedenen Gründen wichtig sein. Beispielsweise kann in einer Brennstoffzelle, einer elektrolytischen Zelle oder bei einem anderen Verfahren die Menge an ionisierbarer Substanz in einem Strom in Abhängigkeit von der Verwendung des Stroms kritisch sein. Ein Wasserstrom beispielsweise, der in einen Sauerstoffstrom eingebracht werden soll, muß im wesentlichen wasserstofffrei sein, um eine Explosion zu verhindern. In einem anderen Fall kann es notwendig sein, einen Abstrom zu überwachen, um Erfordernisse des Umweltschutzes zu erfüllen.
US-A-4,227,984 offenbart eine Technik zum Messen von Protonen unter Verwendung von Bezugs-, Meß und Gegenelektrode in Verbindung mit einer Membran. Alle Elektroden sind auf einer Seite der Membran angebracht und dergestalt angeordnet, daß ein Ionenwiderstandsweg zwischen der Meß- und Bezugselektrode größer als 60 Ohm ist. Bei der Anordnung ist die Bezugselektrode außerhalb der Stromflußlinien zwischen der Meß- und Gegenelektrode plaziert. Ähnliche Techniken sind offenbart in US-A-4, 123,700 und 4,171,253. Probleme bei diesen Systemen sind eine relativ langsame Ansprechzeit (100 bis 200 Sekunden) und eine durch ein Durchdringen der an der Gegenelektrode erzeugten Reaktantenprodukte zu der Meßelektrode verursachte Potentialstörung.
US-A-4,820,386 offenbart ein gegenüber dem oben angeführten Verfahren verbessertes Verfahren, um diese Probleme zu lösen. Anstatt alle Elektroden auf einer Seite der Membran anzuordnen, werden die Meß und die Gegenelektrode auf der gleichen Seite der Membran angeordnet, wobei die Bezugselektrode auf der anderen Seite der Membran direkt gegenüber der Meßelektrode angeordnet wird. Diese Anordnung ermöglicht eine schnellere, aber noch nicht ausreichende, Ansprechzeit (näherungsweise 12,0 Sekunden) mit größerer Unempfänglichkeit gegen Störung durch Gegenelektroden-Reaktionsprodukte. An der Meßelektrode tritt Oxidation auf, und Protonen werden durch Protonenaustausch zwischen der Meß- und Gegenelektrode durch die Membran überführt. Der erzeugte Strom ist proportional zum Partialdruck des Reaktantengases in dem Strom.
Ein anderes Verfahren zum Messen von Wasserstoff (oder Kohlenmonoxid) ist offenbart im US-Patent Nr. 4,718,991 oder in EP-A-0 047 898. Bei diesem System wird ein mit einem Protonenleiter verbundenes Elektrodenpaar kurzgeschlossen, um die Protonen zu veranlassen, durch den Leiter zu wandern. Die im Inneren des Leiters erzeugte Potentialdifferenz wird erhalten als die Ausgabe des Sensors. Die Konzentration des Wasserstoffes (oder Kohlenmonoxids) ist proportional zu dieser Ausgabe. An der Bezugselektrode wird der Wasserstoff, der an der Ionisierungselektrode ionisiert worden ist, mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser zur Reaktion gebracht. Die Nachteile dieses Verfahrens sind ein Verändern der Zusammensetzung des Stroms (Stören des Stroms) und die Notwendigkeit von Sauerstoff zum Betreiben des Systems.
FR-A-2,564,624 offenbart eine Vorrichtung zum Analysieren von Gasen, in der eine Ionenaustauschermembran verwendet wird. Das zu analysierende Gas wird in eine Meßkammer eingebracht und aus der Meßkannner durch eine Diffusionsplatte gezogen.
Andere Techniken wie Entfernen, Testen und Ausscheiden von Proben aus dem Strom oder der Lösung wurden ebenfalls zum Substanznachweis verwendet. Bei bestimmten Anwendungen wie extraterrestrischen Anwendungen ist diese Technik jedoch nicht nur unpraktisch, sie ist nicht wirkungsvoll und beschwerlich.
Die oben angeführten Vorrichtungen haben ein Störpotential durch die Reaktionsprodukte und arbeiten relativ langsam. Was auf diesem Gebiet der Technik nötig ist, ist ein Verfahren zum kontinuierlich Nachweisen der Konzentration einer ionisierbaren Substanz innerhalb eines Stroms auf relativ präzise Art, ohne dessen Strömung fühlbar zu zerreißen.
Die vorliegende Erfinung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweisen und kontinuierlich Überwachen einer ionisierbaren Substanz in einem Fluidstrom. Der Detektor weist auf eine katalytische Kathodenelektrode, eine katalytische Anodenelektrode, eine Ionenaustauschermembran, eine Spannungsquelle, eine Strommeßvorrichtung und eine Einrichtung zum Einbringen und Entfernen der ionisierbaren Substanz.
Das Verfahren weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf, die Vorrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 6 auf. Die an der Anode ionisierte ionisierbare Substanz erzeugt Ionen und freie Elektronen. Die freien Elektronen gehen durch die Spannungsquelle hindurch von der Anode zu der Kathode. Die Menge an freien Elektronen, die, gemessen mit einer Strommeßvorrichtung, durch die Spannungsquelle hindurchgehen, ist proportional der Menge der ionisierbaren Substanz in dem Strom. Die Ionen werden dann an der Kathode wieder zu Molekülen umgewandelt und aus dem Detektor entfernt.
Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen deutlicher werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beste Art zur Ausführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um irgendeine ionische Substanz nachzuweisen, die, wenn sie ionisiert wird, freie Elektronen erzeugt, wie, unter anderen, Wasserstoff, Natrium, Fluor, Chlor, Sauerstoff, Brom. Die Figur, eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, läßt die wesentlichen Aspekte der Erfindung erkennen. Der Detektor, der alle konventionellen Bestandteile einer Brennstoffzelle/elektrolytischen Zelle besitzt, ist zusammengesetzt aus einer Anodenelektrode (13) mit einer katalytischen Schicht, die in der Lage ist, die Substanz zu ionisieren; einer Kathodenelektrode (15) mit einer katalytischen Schicht, die in der Lage ist, die Ionen und freien Elektroden zu rekombinieren; und eine Ionenaustauschermembran (5), die als ein Ionentransportmedium verwendet wird, ist dazwischen angeordnet. Eine Spannungsquelle (7) wird verwendet, um ein Potential über die Ionenaustauschermembran (5) aufrechtzuerhalten, um das Fließen von Ionen von der Anode (13) zu der Kathode (15) zu beeinflussen. Die freien Elektronen gehen von der Anode zu der Kathode durch eine Strommeßvorrichtung (17) hindurch, die die durch das Fließen freier Elektronen von der Anode (13) zu der Kathode (15) erzeugte Strommenge mißt. In innigem Kontakt mit der Anode ist eine Einrichtung zum Einbringen der Substanz (eine Zuführkammer) (3) und in innigem Kontakt mit der Kathode ist eine Einrichtung zum Entfernen der Substanz aus dem Detektor (eine Rückströmkammer) (9).
Bei der Durchführung der Erfindung tritt der Fluidstrom (1) (wie ein Wasserstrom oder ein Gas/Gas-Strom), worin die ionisierbare Substanz enthalten ist, in die Zuführkammer (3) ein. Die Substanz wird an der Anodenelektrode (13) unter Erzeugung von Ionen und freien Elektronen katalytisch ionisiert. Eine durch die Spannungsquelle (7) über die Ionenaustauschermembran aufrecht erhaltene Gleichspannung beeinfluß den Ionenfluß durch die Ionenaustauschermembran (5) zu der Kathode (15). Die Elektronen gehen gleichzeitig durch die Strommeßvorrichtung (17) hindurch, die den erzeugten Strom anzeigt. An der Kathode (15) rekombinieren die Ionen und Elektronen unter Erzeugung der molekularen Form der Substanz. Die molekulare Substanz tritt wieder in den Strom (1) ein, der gleichzeitig in die Rückströmkammer (9) eingebracht wurde. Der Strom (1) verläßt den Detektor am Punkt (11).
Die Spannungsquelle, die die Gleichspannung über die Ionenaustauschermembran aufrechterhält, dient zwei Zwecken: dem Leiten der an der Anodenelektrode erzeugten freien Elektronen zu der Kathodenelektrode und dem Liefern der zur Beeinflussung des Ionenflusses von der Anode zu der Kathode notwendigen Spannung. Obwohl irgendeine Strommeßvorrichtung, die Strom genau messen kann, verwendet werden kann, ist ein Amperemeter bevorzugt. Der gemessene Strom ist proportional zu der in dem Strom vorhandenen Menge an ionisierbarer Substanz.
Für den Nachweis von Wasserstoff in einem Wasserstrom entfernt beispielsweise jedes Ampere des Stromflusses 7,52 cm³/min Wasserstoff aus der Strömung. Daher ist der Strom, der pro Zeiteinheit durch die Spannungsquelle hindurchgeht, proportional der nachgewiesenen Menge an Wasserstoff. Mit dem Wissen, daß 1 A min äquivalent ist dem Pumpen von 7,52 cm³ molekularem Wasserstoff bei irgendeiner bestimmten Spannung bis zu 1,23 Volt (für dieses spezielle Beispiel), kann die Wasserstoffmenge in dem Strom festgestellt werden. Es kann eine zum Transportieren der Ionen durch die Membran ohne Störung der Stromanzeige ausreichende Spannung verwendet werden.
Bei der speziellen oben angeführten Anwendung ist eine Spannung von etwa 0,50 bis etwa 1,23 Volt bevorzugt, wobei 0,50 Volt besonders bevorzugt sind. Spannungen von größer als 1,23 Volt können Wasserelektrolyse verursachen, die wiederum die Stromanzeige und die Genauigkeit des Detektors beeinflußt.
Die Verwendung dieser Erfindung mit unterschiedlichen Substanzen kann eine unterschiedliche Art von Katalysator und Ionenaustauschermembran erfordern; beide können konventionell sein. Die Art des Katalysators wird von der zu ionisierenden Substanz und den Betriebsbedingungen abhängen. Die Ionenaustauschermembran wird von der Größe der ionisierten Substanz abhängen, wenn sie unter einer vernünftigen Betriebsspannung durch die Membran überführt werden kann. Zu anderen Faktoren, die die Bestimmung des zu verwendenden Membrantyps bewirken werden, gehören die Betriebstemperatur, der zu überführende Ionentyp (Kation oder Anion) und die chemischen Wirkungen der Substanz auf die Membran und umgekehrt. Alle diese Parameter können von einem Fachmann auf diesem Gebiet leicht bestimmt werden.
Beim Nachweis von Wasserstoff muß der Katalysator z. B. in der Lage sein, den Wasserstoff zu ionisieren; und er kann irgendeiner aus einer Anzahl üblicher Katalysatoren sein, die in Elektrolysezellen zur Dissoziierung von Wasserstoff verwendet werden. Der bevorzugte Katalysator basiert auf einem Metall aus der Platinfamilie wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium und Platin, wobei teflongebundenes Platinschwarz, das von Du Pont de Nemours, E. I. & Company, hergestellt wird, (Metallbeladung 4,0 mg/cm²) besonders bevorzugt ist; obwohl unterschiedliche Katalysatoren verwendet werden können. Es können auch verschiedene Ionenaustauschermembranen verwendet werden, wobei Nafion - hergestellt von Du Pont de Nemours, Inc., - bevorzugt ist. Die Betriebstemperatur für Nafion sollte näherungsweise 121ºC (250ºF) nicht überschreiten. Daher betreibt man eine Vorrichtung, die diese spezielle Membran verwendet, bevorzugt oberhalb des Gefrierpunkts des Stroms und unterhalb näherungsweise 121ºC (250ºF).
Wie es bei der Temperatur der Fall ist, können der Druck und die Strömungsgeschwindigkeiten des Stroms stark variieren. Um die Substanz bei verschiedenen Temperaturen, Drücken und Strömungsgeschwindigkeiten nachzuweisen, müssen die Ausgabe-Anzeigen für die spezielle nachzuweisende Substanz und die Betriebsbedingungen des Systems geeicht werden.
Um das System zu eichen, werden der Druck, die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit zu den gewünschten Bedingungen konstant gehalten, während die die Substanz enthaltende Strömung durch den Detektor geführt wird. Sobald der Strom den Detektor verläßt, wird er in eine konventionelle Vorrichtung zur Messung der Substanz eingebracht. Wasserstoff beispielsweise kann in eine Niederdruckvorrichtung eingebracht werden, die den Wasserstoff freisetzt, was das Messen der Wasserstoffmenge in dem Strom erlaubt. Die von dem Detektor bestimmte Substanzmenge wird verglichen mit der Substanzmenge, die tatsächlich in dem Strom ist. Wenn beispielsweise 72,0% der Substanz mit dem Detektor nachgewiesen wurden, muß die Detektoranzeige justiert werden. Die Justierung besteht aus dem Teilen der nachgewiesenen Substanzmenge durch 0,72, um die tatsächliche Substanzmenge in dem Strom zu bestimmen.
Dieses Verfahren, das ein kontinuierliches Überwachen der Substanzkonzentration in einem Fluidstrom erlaubt, schafft Nachweisvorrichtungen zum frühen Entdecken von Problemen oder Systemschwankungen. Weil die Substanz wieder in den Strom eingebracht wird, tritt auch weder das Problem der Beseitigung der Testprobe jemals auf, noch tritt das Problem des Ansammelns von Testproben in dem System auf; der Strom ist durch das Verfahren im wesentlichen ungestört. Darüberhinaus ist diese Bestimmung hochgradig genau, wenn der Strom homogen ist; ohne invasive Probenentnahme.
Diese Erfindung ist insbesondere nützlich zum Nachweisen von Wasserstoff in einem Wasserstrom eines Brennstoffzellen-/Elektrolysezellen-Systems, wo es notwendig ist, ein geschlossenes System zu haben, und/oder wo der Wasserstoff ein gegebenes Maximum nicht überschreiten darf. Wo der Wasserstrom beispielsweise zum Verbrauch durch Astronauten bestimmt ist oder wo der Wasserstrom in einen Sauerstoffstrom eingebracht wird, kann es wichtig oder sogar kritisch sein, den Wasserstoff-Gehalt des Wassers auf einem Minimum zu halten. Kontinuierliches Überwachen der Wasserstoff-Konzentration in dem Wasserstrom wird ein frühres Aufdecken möglicher verhehrender Probleme erlauben, wodurch sie vermieden werden können.

Beispiel 1

Das folgende Verfahren kann verwendet werden zum Nachweis von Wasserstoff in einem Wasser/Wasserstoff-Strom für ein Life-Support-System, das näherungsweise 9,08 pounds Sauerstoff pro Tag erzeugt (s. Figur).
1. Ein Wasser/Wasserstoff-Strom wird in die Zuführkammer (3) des Detektors bei 22,0 cm³/min, 48,9ºC (120ºF) und 160 psia eingebracht. [1 psi = 6,89 x 10³Pa)
2. Der Wasserstoff in dem Strom kommt an der Anodenelektrode (13) in Kontakt mit einem Teflon-gebundenen Platinschwarz-Katalysator (Metallbeladung 4,0 mg/cm²) und wird unter Erzeugung von Ionen und freien Elektronen katalytisch ionisiert.
3. Die Ionen werden unter dem Einfluß einer von der Spannungsquelle (0,50 Volt) aufrecht erhaltenen Gleichspannung durch die Nafion-Ionenaustauschermembran zu der Kathodenelektrode (15) transportiert.
4. Die freien Elektronen gehen durch die Spannungsquelle (7) und den externen elektrischen Kreis hindurch zu der Kathodenelektrode (15). Der Strom wird mit einem Amperemeter (17) überwacht. Die Anzeige wird in weniger als 1,0 Sekunden erhalten.
5. Die Ionen und freien Elektronen werden unter Bildung molekularen Wasserstoffs an der Kathodenelektrode (15), wo ein Teflon-gebundener Platinschwarz-Katalysator (Metallbeladung 4,0 mg/cm²) vorhanden ist, rekombiniert.
6. Der molekulare Wasserstoff wird in der Rückströmkammer (9) wieder in den Strom, aus dem er genommen worden war, eingebracht. Die Wiedereinbringung des Wasserstoffs in den Strom verhindert, daß der Nachweisvorgang den Strom beträchtlich stört.

Beispiel 2

Das folgende Verfahren kann verwendet werden zum Nachweis von Wasserstoff in dem Wasserstrom eines Wasserstoff/Sauerstoff-Systems zum Erzeugen von Raketenantrieb-Reaktanten. Die Betriebsparameter für dieses System sind: 3000 psi, 120ºF, und der Wasser/Wasserstoff-Strom ist 106 cm³/min (Sauerstoff- und Wasserstoff-Strom des Systems sind 1,78 lbs/hr bzw. 0,22 lbs/hr). [1 lbs = 0,453 kg]
Die Parameter in Beispiel 1 können befolgt werden. Da die Temperatur dieses Systems 250ºF nicht überschreitet, ist die Ionenaustauschermembran Nafion. An beiden Elektroden wird mit Teflon gebundener Platinschwarz-Katalysator (Metallbeladung 4,0 mg/cm²) verwendet.
Obwohl diese Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben worden ist, versteht es sich für Fachleute, daß verschiedene Veränderungen in ihrer Form und ihren Einzelheiten gemacht werden können, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Nachweisen ionisierbarer Substanzen aufweisend:

a) Verwenden eines Detektors, der enthält Einrichtungen zum Einbringen (3) und zum Entfernen (9) der ionisierbaren Substanz, eine Strommeßvorrichtung (17), eine Spannungsquelle (7), eine katalytische Kathodenelektrode (15), eine katalytische Anodenelektrode (13) und eine dazwischen angeordnete Ionenaustauschermembran (5);

b) Einbringen der ionisierbaren Substanz zu der Anodenelektrode (13) mittels der Einrichtung (3) zum Einbringen der Substanz, wobei die Einrichtung (3) zum Einbringen in innigem Kontakt mit der Anodenelektrode (13) ist;

c) Verwenden der Spannungsquelle (7) zum Aufrechterhalten eines Potentials über die Ionenaustauschermembran (5);

d) Ionisieren der Substanz an der Anodenelektrode (13), wobei Ionen und freie Elektronen erzeugt werden;

e) Überführen der Ionen durch die Ionenaustauschermembran (5) zu der Kathodenelektrode (15);

f) Führen der freien Elektronen durch die Spannungsquelle (7) zu der Kathodenelektrode (15);

g) Verwenden der Strommeßvorrichtung (17) zum Bestimmen des von den freien Elektronen, die durch die Spannungsquelle (7) hindurchgehen, erzeugten Stroms, wobei die Strommeßvorrichtung mit der Spannungsquelle (7) verbunden ist;

h) Rekombinieren der Ionen und der freien Elektronen an der Kathodenelektrode (15) zur Erzeugung der molekularen Form der ionisierbaren Substanz;

i) Wiedereinbringen der molekularen Substanz in die Einrichtung (9) zum Entfernen der ionisierbaren Substanz, wobei der Strom zuerst durch die Einrichtung (3) zum Einbringen der ionisierbaren Substanz und dann durch die Einrichtung (9) zum Entfernen der ionisierbaren Substanz strömt;

wodurch der Stromfluß der Elektronen durch die Spannungsquelle (7) der gleiche ist wie der Stromfluß der Ionen durch die Ionenaustauschermembran (5), und wobei die Messung des Stroms eine Messung der Strömungsmenge der ionisierbaren Substanz liefert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ionisierbare Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Natrium, Fluor, Chlor, Sauerstoff und Brom.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Katalysatoren der Anode und der Kathode auf einem Metall basieren, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium und Platin.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Strommeßvorrichtung ein Ampèremeter ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Einrichtungen zum Einbringen und zum Entfernen der ionisierbaren Substanz zwei Kammern sind; dabei ist eine Kammer an der Anodenelektroden-Seite der Ionenaustauschermembran und die andere Kammer ist an der Kathodenelektroden-Seite der Membran.

6. Gerät zum Nachweisen einer ionisierbaren Substanz aufweisend:

a) eine Einrichtung (3) zum Einbringen der Substanz in das Gerät;

b) eine katalytische Anodenelektrode (13) zum Ionisieren der Substanz unter Erzeugung von Ionen und freien Elektronen, wobei die Anode in innigem Kontakt mit der Einrichtung (3) zum Einbringen der ionisierbaren Substanz ist;

c) eine katalytische Kathodenelektrode (15) zum Rekombinieren der Ionen mit den freien Elektronen, um die Substanz in ihre molekulare Form zurückzuführen;

d) eine Ionenaustauschermembran (5) zum Transportieren der Ionen von der Anodenelektrode (13) zu der Kathodenelektrode (15), wobei die Ionenaustauschermembran (5) zwischen und in innigem Kontakt mit der Kathodenelektrode (15) und der Anodenelektrode (13) angeordnet ist;

e) eine Spannungsquelle (7) zum Aufrechterhalten eines Potentials über die Ionenaustauschermembran (5), durch die die freien Elektronen hindurchgehen, wobei die Spannung den Fluß der Ionen von der Anodenelektrode (13) zu der Kathodenelektrode (15) beeinflußt;

f) eine mit der Spannungsquelle (7) verbundene Strommeßvorrichtung (17), welche die Menge an Elektronen, die durch die Spannungsquelle (7) hindurchgehen, mißt;

g) eine Einrichtung (9) zum Entfernen der ionisierbaren Substanz aus dem Gerät, wobei die Kathodenelektrode (15) in innigem Kontakt mit der Einrichtung (9) zum Entfernen der ionisierbaren Substanz ist;

wodurch der Fluß der freien Elektronen durch die Spannungsquelle (7) der Menge an ionisierbarer Substanz in der Strömung proportional ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, bei dem die ionisierbare Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Natrium, Fluor, Chlor, Sauerstoff und Brom.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 6 und 7, bei dem die Katalystatoren der Anode und Kathode auf einem Metall basieren, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium und Platin.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Strommeßvorrichtung ein Ampèremeter ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Einrichtung zum Einbringen der ionisierbaren Substanz eine Kammer ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem die Einrichtung zum Entfernen der ionisierbaren Substanz eine Kammer ist.