DE10051106A1

DE10051106A1 - Elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure

Info

Publication number: DE10051106A1
Application number: DE10051106A
Authority: DE
Inventors: Christoph Bernstein; Andreas Nauber
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2000-10-14
Filing date: 2000-10-14
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2020-10-15
Also published as: DE10051106C2; GB2369891A; GB0124139D0; US20020043458A1; GB2369891B; US6579433B2

Abstract

Eine elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure soll derart verbessert werden, dass sich nach kurzer Zeit ein stabiles Messsignal einstellt. Zur Lösung der Aufgabe sind vorgesehen: DOLLAR A eine Messelektrode (1) aus gesintertem Gold, DOLLAR A eine Gegenelektrode (2), DOLLAR A ein Messzellengehäuse (4), welches die Messelektrode (1) und die Gegenelektrode (2) aufnimmt, DOLLAR A ein Elektrolyt im Messzellengehäuse (4), der aus Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat besteht und DOLLAR A eine Diffussionsmembran (5) zwischen der Messelektrode (1) und der nachzuweisenden Substanz.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure in einer Gasprobe.

Eine elektrochemische Messzelle der genannten Art ist aus der EP 408 959 B1 bekannt geworden. In einem Messzellengehäuse, das mit Schwefelsäure als Elektrolyt gefüllt ist, befinden sich eine Messelektrode, eine Gegenelektrode und eine Bezugselektrode, die alle aus Gold bestehen. Der Elektrolyt enthält einen Zusatz von Kupfer(II)-Sulfat. Das Messzellengehäuse ist durch eine gaspermeable Membran zur Umgebung hin abgeschlossen, wobei das nachzuweisende Gas durch die Membran zur Messelektrode gelangt. Der dem Elektrolyten zugesetzte Kupferkatalysator ermöglicht eine direkte anodische Oxidation des Cyanids zu Dicyan, ohne dass das Elektrodenmaterial verbraucht wird. Durch den Kupferzusatz läuft die Nachweisreaktion als Oxidation nur unter Beteiligung des gelösten Kupfers mit HCN in der Elektrolytlösung ab, wobei die Messelektrode lediglich den elektrischen Kontakt zur Elektrolytlösung herstellt.

Nachteilig bei der bekannten Messzelle ist, dass das Messsignal bei Begasung der Messzelle mit Blausäure erst nach einigen Minuten einen stabilen Endwert erreicht, was die Handhabung im Messbetrieb erschwert. So ist beispielsweise die Kalibrierung sehr zeitaufwändig. Außerdem driftet das Messsignal bei Langzeitbegasung mit Blausäure.

Aus der DE 197 45 486 C2 ist eine elektrochemische Messzelle bekannt, bei der Elektroden aus Gold bestehen und in einem Messzellengehäuse angeordnet sind, das mit Schwefelsäure als Elektrolyt gefüllt ist. Der Elektrolyt enthält einen Zusatz aus Silbersulfat in gesättigter Lösung. Die bekannte elektrochemische Messzelle eignet sich zum Nachweis von Hydridgasen, insbesondere Phosphin und Arsin, sie liefert jedoch bei Begasung mit Blausäure kein verwertbares Messsignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Messzelle zum Nachweise von Blausäure derart zu verbessern, dass sich nach kurzer Zeit ein stabiles Messsignal einstellt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine elektrochemische Messzelle, die eine Messelektrode aus gesintertem Gold besitzt und Schwefelsäure als Elektrolyt mit einem Zusatz aus Silbersulfat enthält, bei Begasung mit Blausäure ein stabiles Messsignal liefert. Die Messelektrode besitzt aufgrund ihrer Ausführung als Gold-Sinterelektrode eine große Oberfläche. Bei Anwesenheit von HCN löst sich die Messelektrode unter Bildung von AuCN auf, wobei die Auflösung der Messelektrode durch die Anwesenheit von Silberionen im Elektrolyten unterstützt wird.

Eine als Gold-Dünnschichtelektrode ausgeführte Messelektrode liefert demgegenüber keine brauchbaren Messsignale, da die Oberfläche für die Reaktion mit HCN zu gering ist. Im Gegensatz zu der bekannten elektrochemischen Messzelle zum Nachweis von Blausäure wird bei der erfindungsgemäß angegebenen Messzelle die Messelektrode durch die in der Messzelle ablaufende elektrochemische Reaktion verbraucht, ähnlich wie bei einer Brennstoffzelle.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die bevorzugte Dicke der Messelektrode ist größer als 100 Mikrometer. Eine Dicke im Bereich zwischen 100 Mikrometer und 200 Mikrometer liefert gute Messergebnisse. Die Messelektrode wird so hergestellt, dass Goldpartikel mit kleiner Korngröße mit einem hydrophoben Bindemittel zusammengefügt werden, so dass Gaskanäle zwischen den Goldpartikeln vorhanden sind. Als Bindemittel eignet sich bevorzugt PTFE. Die Messelektrode befindet sich bevorzugt unmittelbar hinter einer PTFE-Diffusionsmembran, durch die die nachzuweisende Komponente zur Messelektrode gelangt.

Die Gegenelektrode besteht bevorzugt aus Gold. Andere geeignete Materialien sind Iridium, Rhodium und Platin.

Mittels einer Bezugselektrode zwischen der Messelektrode und der Gegenelektrode lässt sich ein stabiles elektrochemisches Potenzial innerhalb der elektrochemischen Messzelle einstellen. Geeignete Materialien für die Bezugselektrode sind Gold, Iridium und Platin.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß angegebene Messzelle neben Blausäure auch zum Nachweis von NO₂ geeignet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und wird im Folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine elektrochemische Messzelle mit einer Messelektrode 1 aus gesintertem Gold, einer Gegenelektrode 2 und einer Bezugselektrode 9, die ebenfalls aus Gold bestehen, in einem Elektrolytraum 3 eines Messzellengehäuses 4. Der Elektrolytraum 3 ist mit einer wässrigen Lösung von 4M-Schwefelsäure mit einem Elektrolytzusatz aus Silbersulfat gefüllt. Zur Umgebung hin, die die Gasprobe mit Blausäure enthält, ist der Elektrolytraum 3 durch eine für Blausäure permeable Diffusionsmembran 5 abgeschlossen. Die Messelektrode 1, die Gegenelektrode 2 und die Bezugselektrode 9 besitzen Messanschlüsse 6, 7, 10, welche durch das Messzellengehäuse 4 hindurchgeführt und an einer Auswerteeinheit 8 zur weiteren Verarbeitung der Messsignale angeschlossen sind. Die Messelektrode 1 befindet sich unmittelbar hinter der Diffusionsmembran 5. Der besseren Übersicht wegen ist in der Figur die Messelektrode 1 mit einem Abstand zur Diffusionsmembran 5 dargestellt.

Claims

1. Elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure mit
einer Messelektrode (1) aus gesintertem Gold,
einer Gegenelektrode (2),
einem Messzellengehäuse (4), welches die Messelektrode (1) und die Gegenelektrode (2) aufnimmt,
einem Elektrolyten im Messzellengehäuse (4), der aus Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat besteht und mit
einer Diffusionsmembran (5) zwischen der Messelektrode (1) und der nachzuweisenden Substanz.

2. Elektrochemische Messzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Messelektrode (1) größer als 100 Mikrometer ist.

3. Elektrochemische Messzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugte Dicke der Messelektrode (1) zwischen 100 Mikrometer und 200 Mikrometer liegt.

4. Verwendung einer Messelektrode (1) aus gesintertem Gold in einer elektro chemischen Messzelle, welche als Elektrolyt Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat enthält, zum Nachweis von Blausäure.

5. Verwendung einer Messzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Nachweis von NO₂.