DE102014214620A1 - Device for gas analysis with thermally activated conversion element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (10) zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine Zielspezies mit einem Konversionselement (20) und einer Heizeinrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (20) unterhalb einer Aktivierungstemperatur eine vernachlässigbare Konversionswirkung aufweist und die Heizeinrichtung (30) ausgelegt ist, das Konversionselement (20) auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur zu erwärmen.The invention relates to a device (10) for converting a chemical starting species into a target species having a conversion element (20) and a heating device (30), characterized in that the conversion element (20) has a negligible conversion effect below an activation temperature and the heating device (30 ) is adapted to heat the conversion element (20) to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature.

Description

Stand der TechnikState of the art

Für eine Gasanalyse mit chemischen Sensoren ist es in der Regel erforderlich, neben der eigentlichen Messung eine Referenzmessung in einer Referenzatmosphäre ohne die zu messende Gasspezies für eine Rekalibration des chemischen Sensors durchzuführen. Dazu wird insbesondere bei Vorrichtungen zur Gasanalyse, welche ein Konversionselement zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine zu messende Zielspezies aufweisen, entweder eine Referenzgasprobe ohne Ausgangsspezies verwendet oder ein zusätzlicher Gaspfad zum chemischen Sensor vorgesehen, welcher die Probe nicht über das Konversionselement führt, wie beispielsweise in EP 1 384 069 B1 beschrieben.For a gas analysis with chemical sensors, it is usually necessary to perform a reference measurement in a reference atmosphere without the gas species to be measured for a recalibration of the chemical sensor in addition to the actual measurement. For this purpose, in particular in devices for gas analysis, which have a conversion element for the conversion of a chemical Ausgangspezies in a target species to be measured, either a reference gas sample without starting species used or provided an additional gas path to the chemical sensor, which does not lead the sample on the conversion element, such as in EP 1 384 069 B1 described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine Zielspezies mit einem Konversionselement und einer Heizeinrichtung. Erfindungsgemäß weist das Konversionselement unterhalb einer Aktivierungstemperatur eine vernachlässigbare Konversionswirkung auf. Ferner ist die Heizeinrichtung dazu ausgelegt, das Konversionselement auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur zu erwärmen. Unter der Aktivierungstemperatur kann insbesondere eine Temperatur verstanden werden, die zwischen einem ersten Temperaturbereich und einem zweiten Temperaturbereich liegt, wobei die Konversionswirkung des Konversionselements im ersten Temperaturbereich signifikant kleiner als im zweiten Temperaturbereich ist. Ferner kann unter der Aktivierungstemperatur insbesondere eine Mindestbetriebstemperatur, bezogen auf einen Katalysator auch als „Light-off-Temperatur“ bekannt, verstanden werden. Unter der Konversionswirkung kann insbesondere eine Konversionseffizienz verstanden werden, wobei eine Konversionseffizienz im ersten Temperaturbereich gegenüber einer Konversionseffizienz im zweiten Temperaturbereich bevorzugt um mindestens einen Faktor 10, ganz bevorzugt um mindestens einen Faktor 100, verringert ist.The invention relates to a device for the conversion of a chemical Ausgangspezies in a Zielspezies with a conversion element and a heater. According to the invention, the conversion element has a negligible conversion effect below an activation temperature. Furthermore, the heating device is designed to heat the conversion element to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature. In particular, a temperature which lies between a first temperature range and a second temperature range can be understood as the activation temperature, the conversion effect of the conversion element being significantly smaller in the first temperature range than in the second temperature range. Furthermore, under the activation temperature, in particular a minimum operating temperature, based on a catalyst also known as "light-off temperature", be understood. The conversion effect can be understood in particular to mean a conversion efficiency, wherein a conversion efficiency in the first temperature range is preferably reduced by at least a factor 10, very preferably by at least a factor of 100, compared to a conversion efficiency in the second temperature range.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, dass diesselbe Probe, welche die zu konvertierende chemische Ausgangsspezies aufweist, sowohl für eine Referenzmessung als auch für die eigentliche Messung der Zielspezies verwendet werden kann. Nach einer erfolgten Referenzmessung kann über Erwärmung des Konversionsmoduls auf oder über die Aktivierungstemperatur und damit einhergehender zumindest teilweiser Konversion der Ausgangsspezies in die Zielspezies die Probe für die eigentliche Messung der Zielspezies präpariert werden.The device according to the invention has the advantage that the same sample, which has the chemical starting species to be converted, can be used both for a reference measurement and for the actual measurement of the target species. After a reference measurement, the sample for the actual measurement of the target species can be prepared by heating the conversion module to or above the activation temperature and the associated at least partial conversion of the starting species into the target species.

Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass kein separater Fluidpfad zur Umgehung des Konversionselements in der Einrichtung vorgesehen werden muss, selbst wenn für eine Referenzmessung eine separate Probe mit der Ausgangsspezies verwendet wird. Damit kann eine Vorrichtung zur Gasanalyse mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kompakt und kleiner als Vorrichtungen mit separatem Fluidpfad ausgeführt werden.In addition, it is of particular advantage that no separate fluid path must be provided for bypassing the conversion element in the device, even if a separate sample with the starting species is used for a reference measurement. Thus, a device for gas analysis with the device according to the invention can be made compact and smaller than devices with a separate fluid path.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Konversionselement einen Platinkatalysator, einen platindotierten Katalysator, einen Kupfertitanoxidkatalysator und/oder einen Chromtitanoxidkatalysator. Vorzugsweise liegt die Aktivierungstemperatur in einem Intervall zwischen 100 und 250 °C, ganz bevorzugt zwischen 150 °C und 200 °C. Beispielsweise liegt die Aktivierungstemperatur bei 150 °C oder 200 °C.In an advantageous development, the conversion element according to the invention comprises a platinum catalyst, a platinum-doped catalyst, a copper-titanium oxide catalyst and / or a chromium-titanium oxide catalyst. Preferably, the activation temperature is in an interval between 100 and 250 ° C, more preferably between 150 ° C and 200 ° C. For example, the activation temperature is 150 ° C or 200 ° C.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Konversionselement zumindest teilweise elektrisch leitfähig und die Heizeinrichtung ist eine an das Konversionselement angeschlossene elektrische Spannungsquelle, um über eine zumindest teilweise Bestromung des Konversionselements das Konversionselement durch Elektrowärme auf oder über die Aktivierungstemperatur zu erwärmen. Dies hat den Vorteil, dass eine zumindest teilweise elektrische Leitfähigkeit des Konversionselements zur Erwärmung genutzt wird und auf eine besondere Ausgestaltung der Heizeinrichtung verzichtet werden kann. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the conversion element is at least partially electrically conductive and the heater is connected to the conversion element electrical voltage source to heat via at least partially energization of the conversion element, the conversion element by electric heat on or above the activation temperature. This has the advantage that an at least partial electrical conductivity of the conversion element is used for heating and can be dispensed with a special embodiment of the heater.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Messung einer chemischen Zielspezies, wobei die Vorrichtung die Einrichtung zur Konversion der chemischen Ausgangsspezies in die Zielspezies umfasst. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Detektionseinheit zur Messung der Zielspezies und eine Steuereinheit zur Erwärmung des Konversionselements über eine Steuerung der Heizeinrichtung. Durch die Steuereinheit ist es vorteilhafterweise möglich, dass Konversionselement nur unmittelbar vor einer beabsichtigten Messung der Zielspezies auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur zu erwärmen. Ferner kann über die Steuereinrichtung die Heizeinrichtung jederzeit, beispielsweise während Zeitabschnitten zwischen Messungen, deaktiviert oder in ihrer Leistungsabgabe reduziert werden, um das Konversionselement auf eine Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur abkühlen zu lassen und/oder um Energie zu sparen.The invention also relates to an apparatus for measuring a target chemical species, the apparatus comprising means for converting the initial chemical species into the target species. Furthermore, the device according to the invention comprises a detection unit for measuring the target species and a control unit for heating the conversion element via a control of the heating device. By the control unit, it is advantageously possible to heat the conversion element only immediately before an intended measurement of the target species to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature. Furthermore, the heating device can be deactivated at any time, for example during periods between measurements, or reduced in its power output via the control device in order to allow the conversion element to cool to a temperature below the activation temperature and / or to save energy.

In einer vorteilhaften Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ausgangsspezies Stickstoffmonoxid und die Zielspezies Stickstoffdioxid. Damit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Messung von Stickstoffmonoxid in Ausatemluft eingesetzt werden, um beispielsweise eine Entzündungsaktivität der Lunge festzustellen. In an advantageous use of the device according to the invention is the Starting species nitrogen monoxide and the target species nitrogen dioxide. Thus, the device according to the invention can be used in particular for the measurement of nitrogen monoxide in exhaled air to determine, for example, an inflammatory activity of the lung.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung einer chemischen Zielspezies mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird eine Probe mit einer Ausgangsspezies in die Vorrichtung aufgenommen. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird die Heizeinrichtung angesteuert, um das Konversionselement auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur zu erwärmen. Der erste Schritt der Aufnahme einer Probe kann dabei vor, während oder nach Ansteuerung der Heizeinrichtung zur Erwärmung des Konversionselements erfolgen. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil der Ausgangsspezies in der Probe in die Zielspezies durch das Konversionselement konvertiert. In einem weiteren Schritt wird die Messung der Zielspezies in der der teilweisen Konversion ausgesetzten Probe über die Detektionseinheit durchgeführt.The invention further relates to a method for measuring a chemical target species with the device according to the invention. In a first step of the method, a sample with a starting species is taken into the device. In a further step of the method, the heating device is activated in order to heat the conversion element to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature. The first step of taking a sample can be done before, during or after activation of the heating device for heating the conversion element. In a further step of the method according to the invention, at least part of the starting species in the sample is converted into the target species by the conversion element. In a further step, the measurement of the target species in the partially converted sample is carried out via the detection unit.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ferner eine Referenzmessung der Zielspezies in der aufgenommenen Probe vor Erwärmung des Konversionselements. Dies hat den Vorteil, dass die aufgenommene Probe sowohl für eine Referenzierung des Messverfahrens als auch für die eigentliche Messung der Zielspezies verwendet werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a reference measurement of the target species in the recorded sample before heating of the conversion element also takes place. This has the advantage that the recorded sample can be used both for a referencing of the measuring method and for the actual measurement of the target species.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner eine Aufnahme einer Referenzprobe mit der Ausgangsspezies in die Vorrichtung, wobei die Temperatur des Konversionselements vorzugsweise unterhalb der Aktivierungstemperatur liegt, und eine Durchführung einer Referenzmessung der Zielspezies in der Referenzprobe über die Detektionseinheit erfolgt. Vorzugsweise umfasst die Referenzprobe bis auf eine vernachlässigbare Konzentration der Zielspezies eine gleiche oder zumindest ähnliche chemische Zusammensetzung wie die zu untersuchende Probe.In a particularly advantageous development of the invention, the method according to the invention further comprises a recording of a reference sample with the starting species in the device, wherein the temperature of the conversion element is preferably below the activation temperature, and carried out a reference measurement of the target species in the reference sample via the detection unit. Preferably, the reference sample comprises, except for a negligible concentration of the target species, an identical or at least similar chemical composition to the sample to be investigated.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, erfolgt nach erfolgter Referenzmessung eine Kalibration des Detektionseinheit. Vorzugsweise können sich bei mehreren Messzyklen Referenzmessung und eigentliche Messung der Zielspezies abwechseln.In a further particularly preferred embodiment of the invention, a calibration of the detection unit is carried out after the reference measurement. Preferably, reference measurement and actual measurement of the target species can alternate with several measurement cycles.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. The same reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of the elements is dispensed with.

Es zeigen Show it

1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine Zielspezies mit einem Konversionselement, 1 a device according to the invention for converting a chemical starting species into a target species with a conversion element,

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung einer chemischen Zielspezies mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und 2 a device according to the invention for measuring a chemical target species with a device according to the invention, and

3 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung einer chemischen Zielspezies mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a method according to the invention for measuring a chemical target species with a device according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung 10 zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine Zielspezies mit einem Konversionselement 20 und einer Heizeinrichtung 30 dargestellt. Über eine Öffnung 11 kann eine Probe, welche eine zu konvertierende chemische Ausgangsspezies aufweist, in die Einrichtung 10 eingebracht werden. Bei der Probe kann es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln. In der Einrichtung 10 sind das Konversionselement 20 und die Heizeinrichtung 30 so angeordnet, dass die Heizeinrichtung 30 das Konversionselement 20 auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur erwärmen kann.In the 1 is a device according to the invention 10 for the conversion of a chemical starting species into a target species with a conversion element 20 and a heater 30 shown. About an opening 11 For example, a sample having a starting chemical species to be converted may be introduced into the device 10 be introduced. The sample can be a gas or a liquid. In the facility 10 are the conversion element 20 and the heater 30 so arranged that the heater 30 the conversion element 20 can warm to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature.

Bei der Heizeinrichtung 30 kann es sich beispielsweise um einen Heizdraht, eine Heizschlange oder um ein Thermoelement handeln, die vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Konversionselement steht, um eine gute Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung 30 und dem Konversionselement 20 zu ermöglichen. Das Konversionselement 20 umfasst vorzugsweise einen Katalysator, insbesondere einen Platinkatalysator, einen platindotierten Katalysator, einen Titanoxidkatalysator oder einen Chromtitanoxidkatalysator. Beispielsweise kann das Konversionselement 20 als platinenthaltender Zeolith wie in dem Dokument DE 10 2009 015 592 A1 offenbart ausgeführt sein, wobei dieser Zeolith durch Imprägnieren mit einer Platinsulfitlösung und anschließendem Kalzinieren unter einer Schutzgaratmosphäre hergestellt werden kann. Ein solcher Zeolith weist unterhalb einer Temperatur von etwa 200 °C, welcher der „Light-off-Temperatur“ entspricht, eine vernachlässigbare Konversionswirkung mit einer Konversionseffizienz unter 2% für die Konversion von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid auf. Oberhalb einer Aktivierungstemperatur von etwa 200 °C steigt die Konversionswirkung sprunghaft auf Konversionseffizienzen von bis zu etwa 60% an. Wenn das Konversionselement zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist, kann die Heizeinrichtung 30 als einfache Spannungsquelle ausgeführt sein, die die Erwärmung des Konversionselements 20 durch Anlegen einer elektrischen Spannung am Konversionselement 20 über Elektrowärme bewirkt. Die Größe der angelegten Spannung wird dabei vorzugsweise unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstands des bestromten Teils des Konversionselements 20 derart festgelegt, dass über die entstehende Elektrowärme eine vorgegebene Temperatur des Konversionselements 20 eingestellt werden kann.At the heater 30 it may be, for example, a heating wire, a heating coil or a thermocouple, which is preferably in direct contact with the conversion element to a good heat conduction between the heater 30 and the conversion element 20 to enable. The conversion element 20 preferably comprises a catalyst, in particular a platinum catalyst, a platinum doped catalyst, a titanium oxide catalyst or a chromium titanium oxide catalyst. For example, the conversion element 20 as platinum-containing zeolite as in the document DE 10 2009 015 592 A1 disclosed, wherein this zeolite can be prepared by impregnation with a platinum sulfite solution and then calcining under a Schutzgaratmosphäre. Such a zeolite exhibits a negligible conversion efficiency below 2% for the conversion of nitrogen monoxide to nitrogen dioxide below a temperature of about 200 ° C., which corresponds to the "light-off temperature". Above an activation temperature of about 200 ° C increases the conversion effect jumped to conversion efficiencies of up to about 60%. If the conversion element is at least partially electrically conductive, the heating device 30 be executed as a simple voltage source, the heating of the conversion element 20 by applying an electrical voltage to the conversion element 20 caused by electric heat. The size of the applied voltage is preferably taking into account the electrical resistance of the energized part of the conversion element 20 determined in such a way that over the resulting electric heat a predetermined temperature of the conversion element 20 can be adjusted.

Nach erfolgter Konversion zumindest eines Teils der aufgenommenen Probe kann die Probe durch eine Auslassöffnung 12 der Einrichtung 10 aus der Einrichtung 10 befördert werden. After conversion of at least a part of the recorded sample, the sample can pass through an outlet opening 12 the device 10 from the institution 10 to get promoted.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Messung einer chemischen Zielspezies mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 aus 1. Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Steuereinheit 50 zur Steuerung der Heizeinrichtung 30 sowie eine Detektionseinheit 60 zur Messung der Zielspezies auf. Vorzugsweise befindet sich die Detektionseinheit 60 in einer separaten Messkammer 70, welche mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 fluidisch verbunden ist. Über eine Einlassöffnung 110 der Vorrichtung 100, welche vorzugsweise als ein Mundstück ausgeführt ist, kann eine Probe mit einer Ausgangssepzies in die Vorrichtung 100 und damit in die Einrichtung 10 aufgenommen werden. Bei der Probe handelt es sich beispielsweise um Ausatemluft und bei der Ausgangsspezies um Stickstoffmonoxid. Über die Steuereinrichtung 50 wird das Konversionselement 20 durch die Heizeinrichtung 30 auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine darüber liegende Temperatur erwärmt. Diese Ansteuerung und die damit verbundene Erwärmung können jedoch auch bereits vor Aufnahme der Probe in die Vorrichtung 100 erfolgen. Nach erfolgter Konversion zumindest eines Teils der Ausgangsspezies in der Probe in die Zielspezies wird die Probe in die Messkammer 70 weiterbefördert, wobei die Messkammer 70 und die Einrichtung 10 durch ein Ventil 40 fluidisch voneinander getrennt werden können. Vorzugsweise weist die Vorrichtung 100 eine Ausgabeeinheit 80 auf, welche einen von der Detektionseinheit 60 ermittelten Konzentrationswert der Zielspezies entweder über ein Display ausgibt oder an eine Basisstation drahtlos übermittelt. Nach erfolgter Messung kann die Probe über eine Auslassöffnung 120 der Vorrichtung 100 aus der Vorrichtung 100 befördert werden. 2 shows a device according to the invention 100 for measuring a chemical target species with the device according to the invention 10 out 1 , Furthermore, the device 100 a control unit 50 for controlling the heating device 30 and a detection unit 60 for measuring the target species. Preferably, the detection unit is located 60 in a separate measuring chamber 70 , which with the device according to the invention 10 is fluidically connected. Via an inlet opening 110 the device 100 , which is preferably designed as a mouthpiece, a sample with a Ausgangsssepzies in the device 100 and thus in the device 10 be recorded. For example, the sample is exhaled air and the starting species is nitric oxide. About the controller 50 becomes the conversion element 20 through the heater 30 heated to the activation temperature or to an overlying temperature. However, this control and the associated heating can also already before receiving the sample in the device 100 respectively. After conversion of at least part of the starting species in the sample into the target species, the sample is introduced into the measuring chamber 70 forwarded, the measuring chamber 70 and the device 10 through a valve 40 fluidly separated from each other. Preferably, the device 100 an output unit 80 on, which one from the detection unit 60 determined concentration value of the target species either via a display or transmitted to a base station wirelessly. After measurement, the sample can be passed through an outlet port 120 the device 100 from the device 100 to get promoted.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 weist somit einen Fluidpfad auf, welcher über die Einlassöffnung 110, die erfindungsgemäße Einrichtung 10, die Messkammer 70 und die Auslassöffnung 120 führt. Ein separater Pfad zur Messkammer 70 für die Zuführung einer Probe zum Zwecke einer Referenzmessung ist nicht erforderlich, da bei unbeheiztem Konversionselement die Probe für die Referenzmessung ebenfalls über die erfindungsgemäße Einrichtung 10 in die Messkammer 70 geführt werden kann. The device according to the invention 100 thus has a fluid path, which via the inlet opening 110 , the device according to the invention 10 , the measuring chamber 70 and the outlet opening 120 leads. A separate path to the measuring chamber 70 for the supply of a sample for the purpose of a reference measurement is not necessary, as in unheated conversion element, the sample for the reference measurement also on the inventive device 10 into the measuring chamber 70 can be performed.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 300 in Form eines Ablaufdiagramms schematisch dargestellt. Im ersten Schritt 301 wird eine Probe mit der Ausgangsspezies in die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 aufgenommen. Bei der Aufnahme weist das Konversionselement 20 eine Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur auf, so dass keine oder nur eine vernachlässigbare Konversion der Ausgangsspezies in die Zielspezies erfolgt. In einem optionalen zweiten Schritt 302 ist das Ventil 40 geöffnet, so dass die aufgenommene Probe in die Messkammer 70 eintreten kann und dort eine Referenzmessung zur Kalibration der Detektionseinheit 60 durchgeführt werden kann. Im Anschluss an die Referenzmessung wird die Probe wieder zurück in die Einrichtung 10 befördert. In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind das Konversionselement 20, die Heizeinrichtung 30 und das Detektionselement 60 in einer gemeinsamen Kammer der Einrichtung 10 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Referenzmessung mit derselben Probe die Probe nicht zwischen zwei Kammern bewegt werden muss. In einem dritten Schritt 303 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Heizeinrichtung 30 durch die Steuereinrichtung 50 so angesteuert, dass eine Erwärmung des Konversionselements auf die Aktivierungstemperatur oder eine darüber liegende Temperatur erfolgt. Nach in einem vierten Schritt 304 zumindest teilweise erfolgter Konversion der Ausgangsspezies in die Zielspezies wird die Probe in die Messkammer 70 befördert und über die Detektionseinheit 60 eine Messung der Zielspezies in einem fünften Schritt 305 durchgeführt. Nach erfolgter Messung wird die Probe aus der Vorrichtung 100 durch die Auslassöffnung 20 hinausbefördert.In 3 is an embodiment of the method according to the invention 300 shown schematically in the form of a flow chart. In the first step 301 becomes a sample with the starting species in the device according to the invention 100 added. When recording, the conversion element 20 a temperature below the activation temperature, so that no or only a negligible conversion of the starting species takes place in the target species. In an optional second step 302 is the valve 40 open, allowing the recorded sample into the measuring chamber 70 can enter and there is a reference measurement for calibration of the detection unit 60 can be carried out. Following the reference measurement, the sample is returned to the facility 10 promoted. In an alternative embodiment of the device according to the invention, the conversion element 20 , the heater 30 and the detection element 60 in a common chamber of the institution 10 arranged. This has the advantage that in a reference measurement with the same sample, the sample does not have to be moved between two chambers. In a third step 303 the method according to the invention is the heating device 30 by the control device 50 so controlled that a heating of the conversion element takes place on the activation temperature or an overlying temperature. After in a fourth step 304 at least partial conversion of the starting species into the target species, the sample is in the measuring chamber 70 conveyed and via the detection unit 60 a measurement of the target species in a fifth step 305 carried out. After the measurement, the sample is removed from the device 100 through the outlet opening 20 also promoted.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1384069 B1 [0001] EP 1384069 B1 [0001]
  • DE 102009015592 A1 [0019] DE 102009015592 A1 [0019]

Claims (11)

Einrichtung (10) zur Konversion einer chemischen Ausgangsspezies in eine Zielspezies mit einem Konversionselement (20) und einer Heizeinrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (20) unterhalb einer Aktivierungstemperatur eine vernachlässigbare Konversionswirkung aufweist und die Heizeinrichtung (30) ausgelegt ist, das Konversionselement (20) auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur zu erwärmen.Facility ( 10 ) for the conversion of a chemical starting species into a target species with a conversion element ( 20 ) and a heating device ( 30 ), characterized in that the conversion element ( 20 ) has a negligible conversion effect below an activation temperature and the heating device ( 30 ), the conversion element ( 20 ) to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature. Einrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Konversionselement (20) einen Platin-Katalysator, einen Platin-dotierten Katalysator, einen Kupfer-Titanoxid-Katalysator und/oder einen Chrom-Titanoxid-Katalysator umfasst.Facility ( 10 ) according to claim 1, wherein the conversion element ( 20 ) comprises a platinum catalyst, a platinum-doped catalyst, a copper-titanium oxide catalyst and / or a chromium-titanium oxide catalyst. Einrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aktivierungstemperatur zwischen 100 und 250 °C, vorzugsweise zwischen 150 °C und 200 °C liegt.Facility ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the activation temperature is between 100 and 250 ° C, preferably between 150 ° C and 200 ° C. Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (20) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist und wobei die Heizeinrichtung (30) eine an das Konversionselement (20) angeschlossene elektrische Spannungsquelle ist, um über eine zumindest teilweise Bestromung des Konversionselements (20) das Konversionselement (20) durch Elektrowärme auf oder über die Aktivierungstemperatur zu erwärmen.Facility ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 20 ) is at least partially electrically conductive and wherein the heating device ( 30 ) one to the conversion element ( 20 ) is connected to an at least partial energization of the conversion element ( 20 ) the conversion element ( 20 ) by electrical heat to or above the activation temperature to heat. Vorrichtung (100) zur Messung einer chemischen Zielspezies mit einer Einrichtung (10) nach einem der Anspruch 1 bis 4 zur Konversion einer Ausgangsspezies in die Zielspezies, einer Detektionseinheit (60) zur Messung der Zielspezies und einer Steuereinheit (50) zur Erwärmung des Konversionselements (20) über eine Steuerung der Heizeinrichtung (30). Contraption ( 100 ) for measuring a chemical target species with a device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4 for the conversion of a starting species into the target species, a detection unit ( 60 ) for measuring the target species and a control unit ( 50 ) for heating the conversion element ( 20 ) via a control of the heating device ( 30 ). Verwendung einer Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Zielspezies Stickstoffdioxid und die Ausgangsspezies Stickstoffmonoxid ist.Use of a device ( 100 ) according to claim 5, wherein the target species is nitrogen dioxide and the starting species is nitric oxide. Verfahren (300) zur Messung einer chemischen Zielspezies mit einer Vorrichtung (100) nach Anspruch 5 umfassend die Schritte: • Aufnahme einer Probe mit einer Ausgangsspezies in die Vorrichtung (100) • Ansteuerung der Heizeinrichtung (30) zur Erwärmung des Konversionselements (20) auf die Aktivierungstemperatur oder auf eine über der Aktivierungstemperatur liegende Temperatur • Zumindest teilweise Konversion der Ausgangsspezies in der Probe in die Zielspezies durch das Konversionselement (20) • Durchführung einer Messung der Zielspezies in der der teilweisen Konversion ausgesetzten Probe über die Detektionseinheit (60)Procedure ( 300 ) for measuring a chemical target species with a device ( 100 ) according to claim 5, comprising the steps of: • incorporating a sample with a starting species into the device ( 100 ) • Control of the heating device ( 30 ) for heating the conversion element ( 20 ) to the activation temperature or to a temperature above the activation temperature. At least partial conversion of the starting species in the sample into the target species by the conversion element ( 20 ) • Measurement of the target species in the partially converted sample via the detection unit ( 60 ) Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei die Aufnahme der Probe während oder nach der Ansteuerung der Heizeinrichtung (30) zur Erwärmung des Konversionselements (20) erfolgt.Procedure ( 300 ) according to claim 7, wherein the recording of the sample during or after the activation of the heating device ( 30 ) for heating the conversion element ( 20 ) he follows. Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei eine Referenzmessung der Zielspezies in der Probe vor der Erwärmung des Konversionselements (20) erfolgt.Procedure ( 300 ) according to claim 7, wherein a reference measurement of the target species in the sample before the heating of the conversion element ( 20 ) he follows. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend die Schritte: • Aufnahme einer Referenzprobe mit einer Ausgangsspezies in die Vorrichtung (100), vorzugsweise bei einer Temperatur des Konversionselement (20) unterhalb der Aktivierungstemperatur • Durchführung einer Referenzmessung der Zielspezies in der Referenzprobe über die Detektionseinheit (60)Procedure ( 300 ) according to any one of claims 7 to 9, further comprising the steps of: • incorporating a reference sample with a starting species into the device ( 100 ), preferably at a temperature of the conversion element ( 20 ) below the activation temperature • carrying out a reference measurement of the target species in the reference sample via the detection unit ( 60 ) Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei nach erfolgter Referenzmessung eine Kalibration der Detektionseinheit (60) erfolgt. Method according to claim 9 or 10, wherein after the reference measurement a calibration of the detection unit ( 60 ) he follows.
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