DE102008023482A1 - Wasserstoffgas detektierende Membran - Google Patents

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Abstract

Eine optische Wasserstoffgas-detektierende Membran wird durch sequentielles Abscheiden einer Platinoxidschicht und einer katalytischen Metallschicht auf einem transparenten Substrat, wie z. B. Quarzglas, durch Bedampfen, wie beispielsweise durch das Sputter-Verfahren, hergestellt. Palladium oder Platin werden als die katalytische Metallschicht verwendet.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Vorliegende Erfindung betrifft eine optische Wasserstoffgas detektierende Membran, die ein Wasserstoffgas durch Messung einer Veränderung der Transmission des Lichts detektiert, wenn sie einer Wasserstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wird, wobei die Wasserstoffgas detektierende Membran eine Dünnschicht eines Platin-Oxids verwendet.
  • BESCHERIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren hat die globale Erwärmung, die auf die Emission von Treibhausgasen (CO2 etc.) zurückzuführen ist und mit dem massenhaften Verbrauch von fossilen Brennstoffen einhergeht, ein Problem aufgeworfen. Als Reaktion erfordert dies die Realisierung von Energieversorgungssystemen, die nur minimal auf fossile Brennstoffe angewiesen sind. Insbesondere stellt eine Wasserstoffbrennstoffzelle als System zur elektrischen Energieversorgung ein elektrisches Energieversorgungssystem dar, das kein CO2 als Treibhausgas ausstößt. Technologien zu deren Konstruktion werden in vielen Bereichen untersucht, da eine Infrastruktur zur Realisierung der Wasserstoffgesellschaft Ziel fortgehender Untersuchungen ist.
  • Jedoch ist Wasserstoff als Brennstoff ein brennbares Gas, das auch Explosionen mit sich bringt, und seine Handhabung benötigt sorgfältige Sicherheitsvorkehrungen. Zu diesem Zweck ist die Entwicklung eines Gassensors oder einer gasdetektierenden Membran, die auf sichere Weise ausleckende Spuren von Wasserstoffgas detektiert, eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Realisierung der Wasserstoffgesellschaft. Wasserstoffsensoren, die bereits praktische Anwendung finden, messen zur Detektion von Wasserstoff eine Veränderung des elektrischen Widerstands auf der Oberfläche eines Halbleiters, die von der Adsorption von Wasserstoff herrührt. Da sie einen Stromkreis beinhalten, der zur Zündungsquelle für eine Explosion werden kann, sind sie jedoch, was ihre Sicherheit anbelangt, problematisch.
  • Als Wasserstoff-Detektionsverfahren, das keinen Stromkreis als mögliche Zündungsquelle für eine Explosion benötigt, existiert eine Methode, bei der ein Wasserstoffgas detektierendes adhäsives Band, das ein mit Palladiumoxidhydrat beschichtetes Titanoxid umfasst, und das sich bei Exponierung gegenüber einem Wasserstoffgas verfärbt, verwendet wird (siehe JP-A-8-253742 ). Dieses Band wurde als Wasserstoff detek tierendes Material vorgeschlagen, mit dem ein visueller Nachweis geführt werden kann. Jedoch besteht hier das Problem, dass unter ultravioletter Strahlung in einer im Freien befindlichen Messanordnung oder ähnlichem, die Sensitivität zur Detektion von Wasserstoffgas wegen des photokatalytischen Effekts von Titanoxid abnimmt.
  • Ebenso wurden Vorschläge für ein Wasserstoffgas detektierendes Band gemacht, das ein Wasserstoffgas detektierendes Beschichtungs-Pigment verwendet, das im Wesentlichen aus feinen Wolframoxidpartikeln besteht, die sich bei Exposition gegenüber Wasserstoffgas verfärben (siehe JP-A-2005-345338 ); sowie Stoffsensoren zur optischen Detektion, die die Durchlässigkeit von Licht durch einen Wolframtrioxidfilm messen, der durch Wasserstoffgas verfärbt wird unter Verwendung eines Lasers, einer lichtemittierenden Diode (LED) als Lichtquelle sowie optional einen Detektor, wie z. B. einer Photodiode, um Wasserstoffgas mit hoher Sensitivität zu detektieren (siehe JP-A-60-39536 und K. Ito und T. Ohgami, Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 938).
  • Eine Dünnschicht eines Metalloxids, wie z. B. Wolframoxid, auf dem als katalytisches Metall Palladium zur Dissoziierung eines auf die Oberfläche adsorbierten Wasserstoffmoleküls in ein Wasserstoffatom, abgeschieden ist, besitzt die Eigenschaft, dass die Durchlässigkeit von Licht abnimmt, wenn er mit einer Atmosphäre, die Wasserstoff enthält, in Kontakt gebracht wird. Somit ist er der vielversprechendste Kandidat für ein Wasserstoff detektierendes Material der nächsten Generation.
  • Um einen Wolframtrioxidfilm herzustellen, der sich wie oben beschrieben in seinen optischen Eigenschaften in der Gegenwart von Wasserstoff verändert, ist es nötig, eine subtile Kontrolle der Zusammensetzung vorzunehmen, wie z. B. die Einführung von Sauerstoffdefekten in das Wolframtrioxid, oder die Kontrolle der Kristallstruktur, wie z. B. die Amorphisierung. Jedoch ist es nicht leicht, mit genügender Reproduzierbarkeit ein Wolframoxid herzustellen, dessen optische Eigenschaften sich als Reaktion auf Wasserstoffgas umgehend verändern. Somit besteht der Bedarf für ein Wasserstoff detektierendes Material, das bei der Herstellung keine Kontrolle der Anzahl der Sauerstoffdefekte benötigt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Umständen bewerkstelligt. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wasserstoffgas detektierende Membran bereitzustellen, deren Sicherheit unproblematisch ist, deren Herstellungsverfahren einfach ist und die mit befriedigender Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfinder haben ihre Aufmerksamkeit auf Platinoxid gerichtet, das bisher nicht als Wasserstoff detektierendes Material vorgeschlagen wurde, in Verbindung mit einer optischen Wasserstoffgas detektierenden Membran, die sich der Eigenschaft der abnehmenden Durchlässigkeit von Licht bei Exposition gegenüber einer Wasserstoff-enthaltenden Atmosphäre bedient. Sie fanden, dass Wasserstoff durch Aufbringen eines katalytischen Metalls auf die Oberfläche des Platinoxids detektiert werden kann. Ausgehend von dieser Erkenntnis wurde die vorliegende Erfindung bewerkstelligt.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine optische Wasserstoffgas detektierende Membran zur Detektion eines Wasserstoffgases durch Messen einer Veränderung der Durchlässigkeit von Licht, wenn die Membran einer Wasserstoff-enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt wird, wobei die Wasserstoffgas detektierende Membran eine Platinoxid-Schicht und eine sequentiell auf einem Substrat aufgebrachte katalytische Metallschicht umfasst, die Platinoxidschicht eine Dünnschicht enthaltend Platinoxid (PtO2) ist und die katalytische Metallschicht dazu geeignet ist, ein Wasserstoffmolekül in ein Wasserstoffatom zu dissoziieren.
  • Es ist bevorzugt, dass die Schichtdicke der Platinoxidschicht 10 nm oder mehr, jedoch 1 μm oder weniger beträgt.
  • Bevorzugt werden die Platinoxidschicht und die katalytische Metallschicht durch Bedampfung hergestellt.
  • Bevorzugt umfasst die katalytische Metallschicht Palladium oder Platin, insbesondere Palladium.
  • Bevorzugt umfasst das Substrat ein im sichtbaren Bereich des Lichts lichtdurchlässiges Substrat.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wasserstoffgas detektierende Membran bereitgestellt, die aus dem dünnen Platinoxid-Film und dem katalytischen Metall gebildet ist. Die Schicht des katalytischen Metalls, das entweder Palladium oder Platin ist, wird auf der Oberfläche des auf einem transparenten Substrat aufgebrachten Platindioxid-Films (PtO2) abgeschieden. Dadurch kann die Wasserstoffgas detektie rende Membran bereitgestellt werden, die Wasserstoff bei Wasserstoffkonzentrationen von nicht höher als 4%, dem Explosionslimit, in Luft bei Raumtemperatur (20°C) detektieren kann, wie nachstehend durch die beigefügten Beispiele gezeigt werden wird.
  • Darüberhinaus wird Platinoxid als Hauptkomponente verwendet. Somit kann die Wasserstoffgas detektierende Membran mit zufrieden stellender Reproduzierbarkeit und komfortabel durch Bedampfen, wie beispielsweise durch das Sputter-Verfahren, hergestellt werden. Es wird ebenso möglich, die Wasserstoff-Detektion ohne Verwendung eines Stromkreises oder ähnlichem als potentielle Zündungsquelle im Wasserstoffgas detektierenden Teil, zu erreichen. Somit wird davon ausgegangen, dass die Wasserstoffgas detektierende Membran in einem optischen Wasserstoff-Leck-Detektor unter Verwendung einer optischen Faser eingebaut werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei diese nur zur Verdeutlichung dienen und daher die vorliegende Erfindung nicht beschränken, wobei:
  • 1 eine Schnittzeichnung ist, die eine Wasserstoffgas detektierende Membran gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 2 eine schematische Darstellung ist, die eine Vorrichtung zur Messung einer Veränderung in der Lichtdurchlässigkeit als Antwort auf Wasserstoff darstellt,
  • 3 eine Grafik ist, die die zeitlichen Veränderungen bezüglich der Durchlässigkeit von Licht in der Wasserstoffgas detektierenden Membran darstellt, als Antwort auf ein 1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt ist, wobei die Kurve (a) die Resultate repräsentiert, wenn eine Palladium-Katalysator-Schicht vorhanden ist (Beispiel 1), die Kurve (b) die Resultate darstellt, wenn eine Platin-Katalysator-Schicht anwesend ist (Beispiel 2) und die Kurve (c) die Resultate darstellt, wenn keine katalytische Schicht vorhanden ist (Vergleichsbeispiel 1)
  • 4 eine Grafik ist, die die zeitlichen Veränderungen bezüglich der Durchlässigkeit von Licht in der Wasserstoffgas detektierenden Membran darstellt, als Antwort auf ein 1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt ist (Beispiel 3), bei dem die Kurve (a) die Resultate darstellt, wenn ein Saphir-Substrat verwendet wird, die Kurve (b) die Resultate darstellt, wenn ein Polyethylen-Substrat verwendet wird und die Kurve (c) die Resultate darstellt, wenn ein Polyethylenterephthalat(PET)-Substrat verwendet wurde,
  • 5 eine Grafik ist, die die zeitlichen Veränderungen bezüglich der Durchlässigkeit von Licht in der Wasserstoffgas detektie renden Membran darstellt (Palladium wurde als katalytisches Metall verwendet) als Antwort auf ein (a) 1,0%iges, (b) 0,5% und (c) 0,1% Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt wurde, und
  • 6 eine Grafik ist, die die zeitlichen Veränderungen bezüglich der Durchlässigkeit von Licht in der Wasserstoffgas detektierenden Membran (Platin wurde als katalytisches Metall verwendet) darstellt als Antwort auf ein (a) 1,0%, (b) 0,5% und (c) 0,1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine Schnittzeichnung einer Wasserstoffgas detektierenden Membran gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Diese Wasserstoffgas detektierende Membran weist eine Platinoxid-Schicht 2 und eine katalytische Metallschicht 3 auf, die sequentiell auf einem transparenten Substrat 1 durch Bedampfung, wie beispielsweise durch das Sputter-Verfahren, abgeschieden wurden. Die Seite, die die katalytische Metallschicht 3 aufweist, dient als Wasserstoffgas detektierende Oberfläche.
  • Transparentes Substrat 1:
  • Eine im sichtbaren Bereich des Lichts lichtdurchlässige Subtanz, wie z. B. ein Oxid wie Quarz oder Saphir, oder ein organisches Material, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylen, kann als Substratmaterial, auf dem ein dünner Film von Platin- Oxid aufgebracht werden kann, verwendet werden.
  • Platinoxid-Schicht 2:
  • Die Platinoxid-Schicht 2, die zur Wasserstoffgas-Detektion verwendet wird, besteht in ihrer Zusammensetzung im Wesentlichen aus Platindioxid (PtO2) und ist, bevorzugt, eine Dünnschicht mit einer Dicke von 1 μm oder weniger. Als Platinoxidschicht 2 wird Platindioxid (PtO2) auf dem transparenten Substrat 1, wie z. B. Quarz, unter Verwendung von Bedampfen, wie beispielsweise der Sputter-Methode, abgeschieden. Beispielsweise wird die Bildung der Platinoxidschicht 2 durch Sputtern eines Platinblechs in einer Gasmischung aus Argon und Sauerstoff durch Hochfrequenzmagnetronsputtern ausgeführt. Jedoch können ebenso Gleichstrom-Sputtern, Laserablation oder Vakuumevaporation angewandt werden.
  • Die Platinoxidschicht 2 macht es, für den Fall, dass die Filmdicke weniger als 10 nm beträgt, schwierig, eine von Wasserstoff herrührende Veränderung in der Farbigkeit des dünnen Platinoxidfilms zu messen. Für den Fall, dass die Dicke 1 μm übersteigt, wird die Durchlässigkeit für Licht im sichtbaren Bereich des Lichts gesenkt, was es schwierig macht, eine von Wasserstoff herrührende Veränderung der Durchlässigkeit von Licht zu messen. Somit beträgt die Dicke der Platinoxidschicht bevorzugt 10 nm oder mehr, jedoch 1 μm oder weniger.
  • Katalytische Metallschicht 3:
  • Die katalytische Metallschicht 3 kann durch Abscheiden eines katalytischen Metalls, das Palladium oder Platin ist, auf der Oberfläche der Platinoxidschicht 2 unter Verwendung von Hochfrequenz-Sputter-Verfahren abgeschieden werden. Ebenso können Gleichstromsputtern, Laserablation oder Vakuum-Evaporation angewandt werden.
  • Beispiel 1:
  • Ein dünner Platinoxid-Film wurde auf der Oberfläche eines Quarzsubstrats von 0,5 mm Dicke unter Verwendung von Hochfrequenzsputtern abgeschieden. Beim Abscheiden des Films wurde eine Platinscheibe mit einem Durchmesser von 50 mm, einer Dicke von 1 mm und einer Reinheit von 99,99 als Ziel verwendet und das Platin-Target zur Abscheidung der Platinoxidschicht auf dem Quarzsubstrat bei Raumtemperatur (20°C) mit einer elektrischen Leistung von 50 W in einer gemischten Argon-Sauerstoff-Atmosphäre (0,315 Pa) mit einem Partialdruck des Argongases von 0,155 Pa und einem Partialdruck des Sauerstoffgases von 0,160 mPa gesputtert. Die Dicke der Platinoxidschicht betrug ungefähr 296 nm bei einer Schichtbildungszeit von 10 min.
  • Auf dieser dünnen Platinoxidschicht wurde Palladium als Katalysator in einer Dicke von ungefähr 15 nm unter Verwendung des Hochfrequenz-Sputterverfahrens aufgebracht. Zum Sputtern von Palladium wurde eine metallische Palladiumscheibe mit einem Durchmesser von 50 mm, einer Dicke von 5 mm und einer Reinheit von 99,99 als Target verwendet und die Schichtbildung über 40 s unter Bedingungen, die eine elektrische Leistung von 50 W und einen Argongasdruck von 0,185 Pa beinhalten, durchgeführt.
  • Die Kristallstruktur und die Zusammensetzung des resultierenden Platinoxidfilms wurden unter Verwendung von Röntgendiffraktion und Rutherford-Rückstreuungs-Spektroskopie ermittelt. Es wurde gefunden, dass das resultierende Platinoxid amorphes Platindioxid (PtO2) ist.
  • Die Veränderungen der optischen Charakteristika, die auf ein Wasserstoffgas zurückzuführen sind, wurden bei Raumtemperatur (20°C) unter Verwendung einer Messvorrichtung, die in 2 dargestellt ist, untersucht. Das bei der Evaluierung verwendete Wasserstoffgas war Wasserstoff bei einer Konzentration von 1,0 verdünnt mit einem Stickstoffgas. Eine Probe in einem Gefäß, dessen Atmosphäre kontrolliert werden kann, wurde mit rotem Licht der Wellenlänge 645 nm bestrahlt und Messungen wurden durch die folgende Prozedur unter Verwendung eines Spektrophotometers, das Licht über eine optische Faser misst, durchgeführt: Zuerst wurde die transmittierte Lichtintensität I0 der Probe vor Aussetzen gegenüber dem Wasserstoffgas gemessen. Im Anschluss wurde Wasserstoff einer Konzentration von 1,0 verdünnt mit Stickstoff, in die Probenzelle bei einer Flussrate von 100 sccm (Standard cc/min) eingeleitet und die transmittierte Lichtintensität I bestimmt. Basierend auf dem Verhältnis der transmittierten Lichtintensitäten I/I0 wurde eine Veränderung der Durchlässigkeit von Licht, die auf Wasserstoff zurückzuführen ist, evaluiert.
  • In 3 repräsentiert die Kurve (a) die mit Wasserstoff assoziierten zeitlichen Veränderungen bezüglich der Durchlässigkeit von Licht in der oben hergestellten Wasserstoffgas detektierenden Membran. Wie dieser Kurve entnommen werden kann, nimmt die Lichtdurchlässigkeit mit Fortschritt der Zeit der Exposition gegenüber Wasserstoffgas scharf ab, und zeigt eine Veränderung der Durchlässigkeit in einer Größen ordnung von 87% innerhalb 30 s. Dieser Befund zeigt, dass eine auf die oben beschriebene Art hergestellte Wasserstoffgas detektierende Membran die Eigenschaft besitzt, in ausreichender Weise ein Wasserstoffgas bei der Konzentration der Explosionsgrenze (ungefähr 4%) oder geringer zu detektieren.
  • Beispiel 2:
  • Platin wurde in einer Dicke von ungefähr 15 nm bei Raumtemperatur (20°C) auf einen dünnen Platinoxidfilm, der auf einem Quarzsubstrat auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 dargestellt, abgeschieden wurde, aufgebracht. Die zeitlichen Veränderungen der Durchlässigkeit von Licht infolge von Wasserstoff wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Beispiele der Messungen sind durch die Kurve (b) in 3 dargestellt.
  • Es konnte bestätigt werden, dass mit der Platinoxidschicht, die auf dem Platin abgeschieden ist, mit Zeitfortschritt der Exposition gegenüber Wasserstoffgas, die Durchlässigkeit von Licht abnahm. Dieses Ergebnis zeigt, dass sogar für den Fall, dass Platin als das katalytische Metall verwendet wird, eine Verfärbung der Platinoxid-Schicht als Antwort auf das Wasserstoffgas stattfindet, wodurch gezeigt wird, dass Wasserstoffgas detektierbar ist.
  • Vergleichsbeispiel 1:
  • Als ein Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 wurde eine Probe durch Abscheiden eines dünnen Platinoxidfilms unter den gleichen Konditionen wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne dass ein katalytisches Metall aufgebracht wurde. Dieses Beispiel wurde hin sichtlich der zeitlichen Veränderungen bezüglich der Lichtdurchlässigkeit infolge von Wasserstoff untersucht.
  • Wie durch die Kurve (c) in 3 dargestellt ist, bleibt die Lichtdurchlässigkeit als Antwort auf Wasserstoff bis zu 200 s nach Start der Aussetzung gegenüber Wasserstoff unverändert, wenn das Platinoxid kein darauf abgeschiedenes katalytisches Metall aufweist. Basierend auf dieser Erkenntnis ist es wichtig, ein katalytisches Metall auf der Platinoxidschicht abzuscheiden, wenn ein Wasserstoffgas unter Verwendung einer Platinoxidschicht detektiert wird.
  • Beispiel 3:
  • Unter Verwendung von Saphir, Polyethylen und Polyethylenterephthalat (PET) als Substratmaterialien wurden dünne Platinoxidschichten unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt. Diese Platinoxidschichten wurden bezüglich zeitlicher Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit aufgrund Wasserstoff, wie in Beispiel 1, untersucht. Auf jede Platinoxidschicht wurde Palladium als katalytisches Metall in einer Dicke von ungefähr 15 nm abgeschieden.
  • Die Kurven (a), (b) und (c) in 4 zeigen die Resultate der Messungen der Platinoxidschicht, die auf dem Saphirsubstrat, dem Polyethylensubstrat bzw. dem PET-Substrat abgeschieden wurde. Es wurde bestätigt, dass die Platinoxidschichten, die auf einem jeden der Substrate gebildet wurden, sich als Reaktion auf Wasserstoff verfärben. Somit wurde gefunden, dass anorganische Materialien, wie z. B. Saphir, und polymere Materialien, wie z. B. PET, die Licht in der sichtbaren Region des Lichts durchlassen, als Substrate für Wasserstoffgas detektierende Membranen verwendet werden können.
  • Beispiel 4:
  • Proben wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt und auf die Fähigkeit, ein 1,0%, 0,5% und 0,1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt ist, zu detektieren, untersucht. Zu diesem Zweck wurden die Platinoxidschichten auf zeitliche Veränderung der Lichtdurchlässigkeit aufgrund von Wasserstoff auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 untersucht.
  • 5 zeigt zeitliche Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit in den Proben (unter Verwendung von Palladium als dem katalytischen Metall) als Reaktion auf ein (a) 1,0%, (b) 0,5% und (c) 0,1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt ist.
  • 6 zeigt zeitliche Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit in den Proben (unter Verwendung von Palladium als dem katalytischen Metall) als Reaktion auf ein (a) 1,0%, (b) 0,5% und (c) 0,1%iges Wasserstoffgas, das mit Stickstoff verdünnt ist.
  • Ausgehend von den Resultaten der 5 und 6 veränderte sich die Lichtdurchlässigkeit in einer jeder der Proben aufgrund der Aussetzung gegenüber 0,5% Wasserstoffgas, was somit die Detektierbarkeit des Wasserstoffgases bestätigt. Daher wurde gefunden, dass die Wasserstoffgas detektierenden Membranen, die gemäß Beispiel 4 hergestellt wurden, genauso wie diejenigen gemäß Beispiel 1, in der Lage sind, Wasserstoff einer Konzentration von nicht höher als dem Explosionslimit (4%) in Luft bei Raumtemperatur (20°C) zu detektieren.
  • In Zusammenhang mit dem 0,1%igen Wasserstoffgas war nur der Palladiumoxidfilm unter Verwendung von Palladium als Katalysator in der Lage, die Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit zu erfassen. Somit wurde gefunden, dass die Verwendung von Palladium als dem katalytischen Metall bevorzugt ist.
  • Die Verwendung der Wasserstoffgas detektierenden Membran gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt die Wasserstoffdetektion, die keinen Stromkreis, der zu einer Zündquelle werden kann, oder ähnlichem einschließt, im Wasserstoffgas detektierenden Teil. Diese Wasserstoffgas detektierende Membran kann als portables Wasserstoff-Leck-Detektionssystem unter Verwendung eines Wasserstoffsensors und einer optischen Faser verwendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nützlich zur Bereitstellung einer optischen Wasserstoffgas detektierenden Membran, die für Technologien zur Kommerzialisierung der Wasserstoffenergien der nächsten Generation unabkömmlich sind und die die Sicherheit gewährleisten. Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen limitiert ist, sondern verschiedene Veränderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Ausmaß der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 8-253742 A [0004]
    • - JP 2005-345338 A [0005]
    • - JP 60-39536 A [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - K. Ito und T. Ohgami, Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 938 [0005]

Claims (5)

  1. Eine optische Wasserstoffgas detektierende Membran zur Detektion eines Wasserstoffgases durch Messung einer Veränderung der Lichtdurchlässigkeit bei Exposition gegenüber einer Wasserstoffhaltigen Atmosphäre, umfassend: eine Platinoxidschicht und eine katalytische Metallschicht, die sequentiell auf einem Substrat abgeschieden sind, wobei die Platinoxidschicht eine Platinoxid (PtO2) enthaltende Dünnschicht ist und die katalytische Metallschicht so angepasst ist, um ein Wasserstoffmolekül in ein Wasserstoffatom zu dissoziieren.
  2. Die Wasserstoffgas-detektierende Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Platinoxidschicht 10 nm oder mehr, jedoch 1 μm oder weniger beträgt.
  3. Die Wasserstoffgas-detektierende Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinoxidschicht und die katalytische Metallschicht durch Aufdampfen hergestellt wurden.
  4. Die Wasserstoffgas-detektierende Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Metallschicht eine Schicht aus Palladium oder Platin ist.
  5. Die Wasserstoffgas-detektierende Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine im sichtbaren Bereich des Lichts lichtdurchlässige Substanz umfasst.
DE102008023482A 2007-05-15 2008-05-14 Wasserstoffgas detektierende Membran Withdrawn DE102008023482A1 (de)

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