DE102016212948A1 - Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas - Google Patents
Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016212948A1 DE102016212948A1 DE102016212948.1A DE102016212948A DE102016212948A1 DE 102016212948 A1 DE102016212948 A1 DE 102016212948A1 DE 102016212948 A DE102016212948 A DE 102016212948A DE 102016212948 A1 DE102016212948 A1 DE 102016212948A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen
- electrode
- hydrogen sensor
- diffusion barrier
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/005—H2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
- G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffsensor (1) zur Ermittlung eines Wasserstoffgehalts eines Gases. Der erfindungsgemäße Wasserstoffsensor (1) weist eine protonenleitende Membran (11) mit einer ersten Hauptoberfläche (7) und einer zweiten Hauptoberfläche (9) auf. Auf der ersten Hauptoberfläche (7) der Membran (11) ist eine erste katalytisch aktive Elektrode (3) angeordnet und auf der zweiten Hauptoberfläche (9) der Membran (11) ist eine zweite katalytisch aktive Elektrode (5) angeordnet. Der Wasserstoffsensor (1) weist ferner eine Messgaszufuhr (13) zur ersten Elektrode (3) auf. In der Messgaszufuhr (13) ist eine Diffusionsbarriere (30) angeordnet, die den Zustrom von Wasserstoff zur ersten Elektrode (3) begrenzt. Der Wasserstoffsensor (1) umfasst zudem eine Sauerstoffzufuhr (23) zur zweiten Elektrode (5) und eine Einrichtung (27) zur Messung eines zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (5) fließenden Pumpstroms.The present invention relates to a hydrogen sensor (1) for detecting a hydrogen content of a gas. The hydrogen sensor (1) according to the invention has a proton-conducting membrane (11) with a first main surface (7) and a second main surface (9). A first catalytically active electrode (3) is arranged on the first main surface (7) of the membrane (11), and a second catalytically active electrode (5) is arranged on the second main surface (9) of the membrane (11). The hydrogen sensor (1) also has a sample gas supply (13) to the first electrode (3). In the sample gas supply (13), a diffusion barrier (30) is arranged, which limits the influx of hydrogen to the first electrode (3). The hydrogen sensor (1) additionally comprises an oxygen supply (23) to the second electrode (5) and a device (27) for measuring a pumping current flowing between the first electrode (3) and the second electrode (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffsensor zur Ermittlung eines Wasserstoffgehalts eines Gases, insbesondere des Wasserstoffgehalts einer Gasmischung mit hohem Wasserstoffgehalt, wie sie zum Betrieb von PEM-Brennstoffzellen verwendet werden. The present invention relates to a hydrogen sensor for detecting a hydrogen content of a gas, particularly the hydrogen content of a high-hydrogen gas mixture used for operating PEM fuel cells.
Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen nutzen die Protonenleitfähigkeit einer Polymermembran aus, um aus Wasserstoff elektrische Energie zu gewinnen. Dazu wird die Anodenseite der Brennstoffzelle mit angefeuchtetem Wasserstoffgas versorgt. Der Wasserstoff wird an der Anode katalytisch gespalten und ionisiert und wandert durch die Membran. Auf der Kathodenseite wird Sauerstoff in Form von Frischluft zugeführt, der an der Kathode ionisiert wird und mit Protonen, die die Membran passiert haben, zu Wasser reagiert. Polymer electrolyte fuel cells utilize the proton conductivity of a polymer membrane to generate electrical energy from hydrogen. For this purpose, the anode side of the fuel cell is supplied with moistened hydrogen gas. The hydrogen is split catalytically at the anode and ionizes and migrates through the membrane. On the cathode side, oxygen is supplied in the form of fresh air, which is ionized at the cathode and reacts with protons that have passed through the membrane to form water.
Da der auf der Anodenseite zugeführte Wasserstoff verbraucht wird, reichern sich eventuelle gasförmige Verunreinigungen in dem zugeführten Gas im Raum vor der Anode an. Sinkt die Wasserstoffkonzentration unter 95 %, so sinken Leistung und Effizienz der Zelle. Um dies zu verhindern, muss die Anodenseite der Zelle gelegentlich gespült werden, d.h. es wird verunreinigtes Wasserstoffgas so lange abgelassen, bis die Konzentration an Verunreinigungen den gewünschten Wert unterschreitet. As the hydrogen supplied on the anode side is consumed, any gaseous impurities accumulate in the supplied gas in the space in front of the anode. If the hydrogen concentration falls below 95%, the performance and efficiency of the cell decrease. To prevent this, the anode side of the cell must be occasionally purged, i. Contaminated hydrogen gas is drained off until the concentration of impurities falls below the desired value.
Da beim Spülvorgang Wasserstoff verbraucht wird und die Entsorgung des Spülgases nicht unproblematisch ist, wäre es wünschenswert, die Notwendigkeit eines Spülvorgangs sicher feststellen zu können, um unnütze Spülvorgänge zu vermeiden. Einfache und robuste Sensoren für einen Messbereich zwischen 90 und 100 % Wasserstoffgehalt in einer Gasmischung sind jedoch nicht bekannt. Since the rinsing process consumes hydrogen and the disposal of the purge gas is not without problems, it would be desirable to be able to ascertain the necessity of a rinsing process in order to avoid unnecessary rinsing operations. However, simple and robust sensors for a measuring range between 90 and 100% hydrogen content in a gas mixture are not known.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor anzugeben, mit dem eine sensorgeführte Spülung der Anodenseite von Brennstoffzellen ermöglicht ist. It is therefore an object of the present invention to provide a sensor with which a sensor-guided flushing of the anode side of fuel cells is made possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. This object is solved by the subject matter of the independent patent claim.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Wasserstoffsensor zur Ermittlung eines Wasserstoffgehalts eines Gases angegeben, wobei der Wasserstoffsensor eine protonenleitende Membran mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche aufweist. Auf der ersten Hauptoberfläche der Membran ist eine als Anode dienende erste katalytisch aktive Elektrode angeordnet und auf der zweiten Hauptoberfläche der Membran ist eine als Kathode dienende zweite katalytisch aktive Elektrode angeordnet, wobei an die Elektroden eine Pumpspannung anlegbar sein kann. According to one aspect of the invention, there is provided a hydrogen sensor for detecting a hydrogen content of a gas, the hydrogen sensor having a proton conductive membrane having a first major surface and a second major surface. On the first main surface of the membrane serving as an anode first catalytically active electrode is disposed and on the second main surface of the membrane serving as a cathode second catalytically active electrode is arranged, wherein a pump voltage can be applied to the electrodes.
Der Wasserstoffsensor weist ferner eine Messgaszufuhr zur ersten Elektrode auf, wobei in der Messgaszufuhr eine Diffusionsbarriere angeordnet ist, die den Zustrom von Wasserstoff zur ersten Elektrode begrenzt. Ferner weist der Wasserstoffsensor eine Sauerstoffzufuhr zur zweiten Elektrode sowie eine Einrichtung zur Messung eines zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließenden Pumpstroms auf. The hydrogen sensor further comprises a sample gas supply to the first electrode, wherein in the sample gas supply, a diffusion barrier is arranged, which limits the influx of hydrogen to the first electrode. Furthermore, the hydrogen sensor has an oxygen supply to the second electrode and a device for measuring a pumping current flowing between the first electrode and the second electrode.
Ein derartiger Wasserstoffsensor ist somit im Prinzip identisch aufgebaut wie eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, wobei er jedoch zusätzlich in der Messgaszufuhr eine Diffusionsbarriere aufweist. Diese Diffusionsbarriere dient als Gaswiderstand und begrenzt den Zustrom von Wasserstoff zur ersten Elektrode. Darin unterscheidet sie sich von der typischerweise in derartigen Brennstoffzellen vorhandenen Gasdiffusionslage, deren Aufgabe unter anderem die räumliche Verteilung von Wasserstoff ist und die einen optimalen Gasaustausch ermöglichen, d.h. möglichst keinen Widerstand darstellen und somit den Zustrom von Wasserstoff gerade nicht begrenzen soll. Such a hydrogen sensor is thus constructed in principle identical to a polymer electrolyte fuel cell, but in addition it has a diffusion barrier in the sample gas supply. This diffusion barrier serves as a gas resistance and limits the flow of hydrogen to the first electrode. Therein, it differs from the gas diffusion layer typically present in such fuel cells, the object of which is, inter alia, the spatial distribution of hydrogen and which allow for optimal gas exchange, i. as little resistance as possible and thus should not just limit the influx of hydrogen.
Im Gegensatz dazu kann die erfindungsgemäß vorgesehene Diffusionsbarriere den Gasaustausch insbesondere so stark begrenzen, dass an der Membran der gesamte Wasserstoff, der die Diffusionsbarriere passiert, sofort verbraucht wird. Ist dies der Fall, so ist der von der Zelle erzeugte Strom nur noch von den Diffusionseigenschaften der Diffusionsbarriere abhängig sowie vom Druck, der Gaszusammensetzung und dem Wasserstoffgehalt des Messgases. Die Diffusionseigenschaften der Diffusionsbarriere sind bekannt, beispielsweise durch Laboruntersuchungen. Der Druck an der Diffusionsbarriere kann gemessen werden und die Zusammensetzung der Gasmischung kann ebenfalls einmalig bestimmt werden. Somit ergibt sich der Wasserstoffgehalt des Messgases aus dem durch die Zelle des Wasserstoffsensors gelieferten Strom. In contrast, the diffusion barrier provided according to the invention can limit the gas exchange in particular so much that the entire hydrogen that passes through the diffusion barrier is consumed immediately at the membrane. If this is the case, then the current generated by the cell depends only on the diffusion properties of the diffusion barrier and on the pressure, the gas composition and the hydrogen content of the sample gas. The diffusion properties of the diffusion barrier are known, for example by laboratory tests. The pressure at the diffusion barrier can be measured and the composition of the gas mixture can also be determined once. Thus, the hydrogen content of the measurement gas results from the current supplied by the cell of the hydrogen sensor.
Der Wasserstoffsensor hat somit den Vorteil, dass er die Messung der Wasserstoffkonzentration in Gasmischungen mit hohem Wasserstoffgehalt erlaubt, wie sie zum Betrieb von PEM-Brennstoffzellen verwendet werden. Somit ist eine sensorgeführte Spülung der Anodenseite einer PEM-Brennstoffzelle möglich und unnütze Spülvorgänge können vermieden werden.The hydrogen sensor thus has the advantage of allowing the measurement of hydrogen concentration in high-hydrogen gas mixtures such as are used to operate PEM fuel cells. Thus, a sensor-controlled flushing of the anode side of a PEM fuel cell is possible and useless flushing operations can be avoided.
Die protonenleitende Membran des Wasserstoffsensors kann insbesondere aus einem Polymer ausgebildet sein. In PEM-Brennstoffzellen sind insbesondere sulfonierte Tetrafluorethylen-Polymer(PTFE)-Materialien im Einsatz. The proton-conducting membrane of the hydrogen sensor can in particular be made of a polymer be educated. In particular, sulfonated tetrafluoroethylene polymer (PTFE) materials are used in PEM fuel cells.
Die Diffusionsbarriere kann beispielsweise als Schicht mit einer Anzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sein. Dabei können die Durchgangslöcher als Kanäle, Schlitze oder beispielsweise mittels Laser eingebrachte Pinholes ausgebildet sein. The diffusion barrier may be formed, for example, as a layer having a number of through holes. In this case, the through holes can be formed as channels, slots or for example introduced by laser pinholes.
Alternativ kann die Diffusionsbarriere auch als Schicht aus einem mikroporösen Material ausgebildet sein. Beispielsweise eignen sich feinporig gesinterte Materialien. Das mikroporöse Material kann insbesondere eine offene Porosität von 10–60 Volumenprozent und eine Porengröße von 1 µm bis 20 µm aufweisen, insbesondere von 5 µm bis 10 µm. Alternatively, the diffusion barrier may also be formed as a layer of a microporous material. For example, finely porous sintered materials are suitable. The microporous material may in particular have an open porosity of 10-60% by volume and a pore size of 1 μm to 20 μm, in particular from 5 μm to 10 μm.
Derartige Materialien sind geeignet, den Zustrom von Wasserstoff zur ersten Elektrode derart stark zu begrenzen, dass der durchgelassene Wasserstoff an der Membran unmittelbar verbraucht werden kann. Such materials are capable of limiting the influx of hydrogen to the first electrode to such an extent that the transmitted hydrogen at the membrane can be consumed directly.
Der Wasserstoffsensor kann somit abgesehen von der zusätzlichen Diffusionsbarriere identisch aufgebaut sein wie eine Zelle im Stack aus Brennstoffzellen. Insbesondere können auch die Abdichtung, die Kontaktierung, das Thermomanagement, die Luftversorgung und Befeuchtung identisch ausgeführt werden. The hydrogen sensor can thus be constructed identically to a cell in the stack of fuel cells apart from the additional diffusion barrier. In particular, the sealing, the contacting, the thermal management, the air supply and humidification can be made identical.
Allerdings kann die den Wasserstoffsensor bildende Messzelle wesentlich kleiner ausgelegt werden, da für eine zuverlässige Messung nur sehr geringe Ströme im Bereich von Milliampère erforderlich sind. However, the measuring cell forming the hydrogen sensor can be made substantially smaller, since only very small currents in the range of milliamps are required for a reliable measurement.
Somit ist der Wasserstoffsensor gemäß einer Ausführungsform für Ströme im Milliampère(mA)-Bereich ausgelegt.Thus, according to one embodiment, the hydrogen sensor is designed for currents in the milliampere (mA) range.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der beschriebene Wasserstoffsensor zur Überwachung des Wasserstoffgehaltes auf der Anodenseite einer Brennstoffzelle eingesetzt und erlaubt somit eine sensorgeführte Spülung der Brennstoffzelle. According to one aspect of the invention, the described hydrogen sensor is used for monitoring the hydrogen content on the anode side of a fuel cell and thus permits a sensor-controlled purging of the fuel cell.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben des beschriebenen Wasserstoffsensors angegeben, wobei ein Protonenstrom durch die protonenleitende Membran derart eingestellt wird, dass die Wasserstoffkonzentration im Raum zwischen der Diffusionsbarriere und der ersten Elektrode unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.According to a further aspect of the invention, a method for operating the described hydrogen sensor is specified, wherein a proton current through the proton-conducting membrane is adjusted such that the hydrogen concentration in the space between the diffusion barrier and the first electrode is below a predetermined value.
Dabei wird der vorgegebene Wert für die Wasserstoffkonzentration so gewählt, dass im Wesentlichen alle eindiffundierten Wasserstoffmoleküle an der Anodenseite unmittelbar verbraucht werden, sodass der Raum zwischen der Diffusionsbarriere und der ersten Elektrode (Anode) praktisch wasserstofffrei ist. Dies kann beispielsweise durch eine Polarisationsspannung oder einen Belastungswiderstand (shunt) eingestellt werden. In this case, the predetermined value for the hydrogen concentration is chosen so that essentially all the diffused hydrogen molecules are consumed directly on the anode side, so that the space between the diffusion barrier and the first electrode (anode) is virtually free of hydrogen. This can be adjusted for example by a polarization voltage or a load resistance (shunt).
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand einer Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittansicht eines Wasserstoffsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Embodiments will be explained in more detail with reference to a figure. The single figure shows a schematic sectional view of a hydrogen sensor according to an embodiment of the invention.
Der Wasserstoffsensor
Die beiden Elektroden
Die protonenleitende Membran
Der Wasserstoffsensor
Auf der Anodenseite
Die Diffusionsbarriere
Die Elektroden
Im Betrieb gelangt Messgas, das im Wesentlichen Wasserstoffgas ist, über die Messgaszufuhr
Die an der ersten Elektrode
Auf der Anodenseite
Somit ergibt sich in dem Raum
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016212948.1A DE102016212948A1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016212948.1A DE102016212948A1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102016212948A1 true DE102016212948A1 (en) | 2017-08-24 |
Family
ID=59522654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102016212948.1A Ceased DE102016212948A1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016212948A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3623808A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-18 | Seitz, Peter | Electrochemical sensor for the measurement of water content |
| US11579116B2 (en) | 2017-06-11 | 2023-02-14 | Peter Seitz | Chip-based multi-channel electrochemical transducer and method of use thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667652A (en) * | 1993-11-19 | 1997-09-16 | Gas Research Institute | Multi-functional sensor for combustion systems |
| DE10239223A1 (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-27 | Gen Motors Corp | Hydrogen sensor for fuel processors in a fuel cell |
-
2016
- 2016-07-15 DE DE102016212948.1A patent/DE102016212948A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667652A (en) * | 1993-11-19 | 1997-09-16 | Gas Research Institute | Multi-functional sensor for combustion systems |
| DE10239223A1 (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-27 | Gen Motors Corp | Hydrogen sensor for fuel processors in a fuel cell |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11579116B2 (en) | 2017-06-11 | 2023-02-14 | Peter Seitz | Chip-based multi-channel electrochemical transducer and method of use thereof |
| EP3623808A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-18 | Seitz, Peter | Electrochemical sensor for the measurement of water content |
| WO2020058232A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | Peter Seitz | Device for measuring water content |
| CN113287010A (en) * | 2018-09-17 | 2021-08-20 | 亿皮米特瑞克斯公司 | Device for measuring water content |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102017206729B4 (en) | Method for operating a fuel cell system | |
| DE102011109304A1 (en) | A hydrogen concentration sensor using a cell voltage resulting from a hydrogen partial pressure difference | |
| DE102008038202B4 (en) | PEM fuel cell with improved water management and process for its production | |
| DE10358642B4 (en) | Diagnostic method for a fuel cell | |
| DE112012003688T5 (en) | Fuel cell inspection method and inspection device | |
| Baik et al. | Effects of gas diffusion layer structure on the open circuit voltage and hydrogen crossover of polymer electrolyte membrane fuel cells | |
| DE102010004054A1 (en) | Ion layer with catalyst for oxygen evolution reaction for electrode protection | |
| DE102008051534A1 (en) | Fuel cell stack with asymmetric diffusion media at anode and cathode | |
| DE102009035311B4 (en) | Gas diffusion layer positionable between an electrode and a flow field in a PEM fuel cell | |
| DE102010005644A1 (en) | A system and method for monitoring an anode fluid composition during a fuel cell system startup | |
| DE10239223A1 (en) | Hydrogen sensor for fuel processors in a fuel cell | |
| DE102017122905A1 (en) | Tunnel cross section design for more uniform contact pressure distribution on a metal bead seal at the intersection between the bead and the tunnel | |
| DE102016212948A1 (en) | Hydrogen sensor for determining a hydrogen content of a gas | |
| DE102013208860A1 (en) | Low cost fuel cell diffusion layer designed for optimized anode water management | |
| Trinke | Experimental and model-based investigations on gas crossover in polymer electrolyte membrane water electrolyzers | |
| DE102016220653A1 (en) | CORROSION RESISTANT CATALYST | |
| EP1601037A1 (en) | Membrane electrode assembly for direct methanol fuel cells (DMFC) | |
| EP0684469A2 (en) | Apparatus for determining the concentration of alcohols | |
| DE102021204371A1 (en) | REVERSIBLE SHUNTS TO PROTECT AGAINST OVERCHARGE IN POLYMER ELECTROLYTE Membrane FUEL CELLS | |
| WO2023088712A1 (en) | Sensor for detecting at least one property of a fluid medium in at least one measuring chamber | |
| DE102014213990A1 (en) | Proton exchange membrane for an electrochemical cell | |
| DE102011013632B4 (en) | A fuel cell system and method for controlling a flow of a fluid in a fuel cell system | |
| DE102021207855A1 (en) | Method of monitoring an electrochemical cell unit | |
| DE102016120574A1 (en) | System and method for determining the moisture content of a swellable membrane | |
| Valdez et al. | Investigation of ruthenium dissolution in advanced membrane electrode assemblies for direct methanol based fuel cell stacks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R230 | Request for early publication | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |