DE102019005612A1

DE102019005612A1 - Control device, system and method for operating electrochemical inflator cells

Info

Publication number: DE102019005612A1
Application number: DE102019005612.4A
Authority: DE
Inventors: Udo Beckmann; Petra Glas; Peter Tschuncky
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US20210040630A1; US20230366114A1

Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung (10, 20) zum Ansteuern einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11) vorgeschlagen. Die Steuervorrichtung (10, 20) ist ausgebildet, um für eine Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11) ein erstes Steuersignal (Igen) auszugeben, das ein Erzeugen einer elektrischen Betriebsspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11) bewirkt. Dabei ist die elektrische Betriebsspannung zumindest gleich einer Elektrolysespannung (Uele) der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11). Die Steuervorrichtung (10, 20) ist ferner ausgebildet, um für eine Ruhephase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11) ein zweites Steuersignal (IRuhe, Upre) auszugeben, das ein Erzeugen einer elektrische Vorspannung (Upre) an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (11) bewirkt. Dabei ist die elektrische Vorspannung (Upre) geringer als die Elektrolysespannung (Uele). Weitere Aspekte betreffen Systeme (40a) und Verfahren (50, 60, 70) zum Betreiben von elektrochemischen Gasgeneratorzellen (11).A control device (10, 20) is proposed for controlling an electrochemical gas generator cell (11). The control device (10, 20) is designed to output a first control signal (Igen) for an operating phase of the electrochemical gas generator cell (11), which causes an electrical operating voltage to be generated at the electrochemical gas generator cell (11). The electrical operating voltage is at least equal to an electrolysis voltage (Uele) of the electrochemical gas generator cell (11). The control device (10, 20) is also designed to output a second control signal (IRuhe, Upre) for a rest phase of the electrochemical gas generator cell (11), which generates an electrical bias voltage (Upre) on the electrochemical gas generator cell (11). The electrical bias voltage (Upre) is lower than the electrolysis voltage (Uele). Further aspects relate to systems (40a) and methods (50, 60, 70) for operating electrochemical gas generator cells (11).

Description

Ausführungsbeispiele befassen sich mit Steuervorrichtungen zum Ansteuern elektrochemischer Gasgeneratorzellen und Systemen zum Betreiben elektrochemischer Gasgeneratorzellen sowie zum Generieren von Gasen. Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit Verfahren zum Betreiben elektrochemischer Gasgeneratorzellen.Exemplary embodiments deal with control devices for controlling electrochemical gas generator cells and systems for operating electrochemical gas generator cells and for generating gases. Further exemplary embodiments deal with methods for operating electrochemical gas generator cells.

Gasgeneratoren oder Gasgeneratorzellen können dazu verwendet werden, die Funktionsfähigkeit von Gassensoren zu testen. Beispielsweise kann es notwendig sein, solche Gassensoren zeitlich periodisch auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin zu testen (sogenannte BumpTests). Für diese BumpTests können beispielsweise elektrochemische Gasgeneratoren verwendet werden.Gas generators or gas generator cells can be used to test the functionality of gas sensors. For example, it may be necessary to periodically test such gas sensors for their proper function (so-called bump tests). For example, electrochemical gas generators can be used for these bump tests.

Derartige Gasgeneratoren umfassen im Allgemeinen eine Generatorelektrode zur Generierung eines Gases (z.B. Testgas) und eine Gegenelektrode zur Komplettierung der Elektrolysezelle oder Generatorzelle. Beide Elektroden stehen über einen z.B. flüssigen oder gelförmigen Elektrolyten in einer gemeinsamen elektrochemischen Zelle miteinander in Kontakt. Darüber hinaus können im Elektrodenmaterial und/oder direkt auf dem Elektrodenmaterial weitere Chemikalien bereitgestellt sein, die zur Erzeugung des Testgases beitragen.Such gas generators generally comprise a generator electrode for generating a gas (e.g. test gas) and a counter electrode for completing the electrolysis cell or generator cell. Both electrodes are in contact with one another in a common electrochemical cell via a liquid or gel electrolyte, for example. In addition, further chemicals that contribute to the generation of the test gas can be provided in the electrode material and / or directly on the electrode material.

Bei der Testgaserzeugung wird z.B. eine im Elektrolyten enthaltene oder beigemischte Substanz mit Hilfe von Elektrolyse in ein Prüfgas umgewandelt oder die Generatorelektrode selbst besteht aus einem (oder umfasst ein) Material, das mittels Elektrolyse in Prüfgas umgewandelt werden kann. Ein Start und ein Ende der Prüfgasentwicklung bzw. der Prüfphase (z.B. Betriebsphase) der Generatorzelle werden z.B. durch Steuern eines Stromflusses durch die Gasgeneratorzelle realisiert. Die Elektrolyse kann mittels Gleichstrom angetrieben und kontrolliert werden.In the case of test gas generation, e.g. a substance contained in or mixed with the electrolyte is converted into a test gas with the help of electrolysis or the generator electrode itself consists of (or comprises) a material that can be converted into test gas by means of electrolysis. A start and an end of the test gas development or the test phase (e.g. operating phase) of the generator cell are implemented e.g. by controlling a current flow through the gas generator cell. The electrolysis can be driven and controlled by direct current.

Im Betrieb, z.B. bei Anlegen eines Betriebsstroms an die Generatorzelle, stellt sich an der Zelle ein für die chemische Beschaffenheit der Gasgeneratorzelle charakteristisches Potential ein, welches höher ist als ein für die Elektrolyse notweniges Mindestpotential U_ele (z.B. Elektrolysepotential oder Elektrolysespannung der Generatorzelle). Dieses Mindestelektrolysepotential U_ele hängt z.B. von an der Testgaserzeugung beteiligten Reaktionen und der elektrochemischen Spannungsreihe ab.During operation, e.g. when an operating current is applied to the generator cell, a potential which is characteristic of the chemical composition of the gas generator cell and which is higher than a minimum potential U _ele required for electrolysis (e.g. electrolysis potential or electrolysis voltage of the generator cell) is established on the cell. This minimum electrolysis potential U _ele depends, for example, on the reactions involved in the test gas generation and the electrochemical voltage series.

Bei der Verwendung elektrochemischer Gasgeneratorzellen zum Testen von Gassensoren kann es notwendig sein, eine vordefinierte, genaue Menge an Prüfgas in einer kurzen Zeit zu erzeugen, um einen reproduzierbaren Sensortest durchzuführen und den Sensor möglichst schnell wieder nutzen zu können. Bei bekannten Konzepten zum Betreiben von elektrochemischen Gasgeneratorzellen kann jedoch eine Zeitdauer bis zum Erzeugen eines Testgases hoch sein oder in verschiedenen Testzyklen unterschiedliche Mengen an Prüfgas erzeugt werden. Ferner kann der Betrieb von elektrochemischen Gasgeneratorzellen energieintensiv sein, sodass beispielsweise bei batteriebetriebenen Gaserzeugungssystemen oder Sensortestgeräten mit elektrochemischer Gasgeneratorzelle bereits nach einer relativ kurzen Zeitdauer die Batterie gewechselt oder geladen werden muss.When using electrochemical gas generator cells to test gas sensors, it may be necessary to generate a predefined, precise amount of test gas in a short time in order to carry out a reproducible sensor test and to be able to use the sensor again as quickly as possible. In known concepts for operating electrochemical gas generator cells, however, a time period until a test gas is generated can be long or different amounts of test gas can be generated in different test cycles. Furthermore, the operation of electrochemical gas generator cells can be energy-intensive, so that, for example, in battery-operated gas generation systems or sensor test devices with electrochemical gas generator cells, the battery has to be changed or charged after a relatively short period of time.

Eine Aufgabe ist es daher, Konzepte für ein verbessertes Betreiben von elektrochemischen Gasgeneratorzellen bereitzustellen.It is therefore an object to provide concepts for an improved operation of electrochemical gas generator cells.

Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung, die zusätzliche Vorteile bewirken können, sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in Verbindung mit den gezeigten Figuren beschrieben.The object is achieved according to the subject matter of the independent claims. Further aspects and developments of the invention that can bring about additional advantages are described in the dependent claims, the following description and in connection with the figures shown.

Dazu wird eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle vorgeschlagen. Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, um für eine Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle ein erstes Steuersignal (z.B. ein Steuersignal zum Einstellen eines Stromsignals oder ein Stromsignal, z.B. ein Betriebsstrom) auszugeben, das ein Erzeugen einer elektrischen Betriebsspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle bewirkt. Die elektrische Betriebsspannung ist zumindest gleich einer Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle, sodass die elektrochemische Gasgeneratorzelle ein Gas generiert.To this end, a control device for controlling an electrochemical gas generator cell is proposed. The control device is designed to output a first control signal (for example a control signal for setting a current signal or a current signal, for example an operating current) for an operating phase of the electrochemical gas generator cell, which causes an electrical operating voltage to be generated at the electrochemical gas generator cell. The electrical operating voltage is at least equal to an electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell, so that the electrochemical gas generator cell generates a gas.

Ferner ist die Steuervorrichtung ausgebildet, um für eine Ruhephase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle ein zweites Steuersignal (z.B. Steuersignal zum Einstellen eines elektrischen Stromes und/oder einer elektrischen Spannung; z.B. ein Strom- und/oder Spannungssignal) auszugeben, das ein Erzeugen einer elektrischen Vorspannung (z.B. vordefinierte elektrische Vorspannung) an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle bewirkt. Die elektrische Vorspannung ist dabei geringer als die Elektrolysespannung.Furthermore, the control device is designed to output a second control signal (e.g. control signal for setting an electric current and / or an electric voltage; e.g. a current and / or voltage signal) for a rest phase of the electrochemical gas generator cell, which signals the generation of an electric bias voltage (e.g. predefined electrical bias) on the electrochemical gas generator cell. The electrical bias is lower than the electrolysis voltage.

Die elektrische Vorspannung kann während der Ruhephase beispielsweise durch Anlegen eines Ruhestromes (z.B. mit geringer Stromstärke) an die elektrochemische Gasgeneratorzelle erreicht werden. Beispielsweise kann die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende elektrische Spannung gemessen werden und der Ruhestrom derart eingestellt werden (z.B. geregelt oder gesteuert werden), dass sich die vorgesehene elektrische Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle einstellt. Beispielsweise kann eine Stromregelung mit Rückkopplung eingesetzt werden oder mittels einer Steuerung ohne Rückkopplung ein vordefinierter Strom eingestellt werden. Alternativ ist es beispielsweise möglich, die elektrische Vorspannung durch Anlegen einer entsprechenden elektrischen Spannung an die elektrochemische Gasgeneratorzelle bereitzustellen.The electrical bias can be achieved during the rest phase, for example, by applying a quiescent current (for example with a low current strength) to the electrochemical gas generator cell. For example, the electrical voltage applied to the electrochemical gas generator cell and the quiescent current can be measured be set (for example regulated or controlled) in such a way that the intended electrical bias is established on the electrochemical gas generator cell. For example, a current control with feedback can be used or a predefined current can be set by means of a control without feedback. Alternatively, it is possible, for example, to provide the electrical bias voltage by applying a corresponding electrical voltage to the electrochemical gas generator cell.

Es wird (z.B. im Gegensatz zu anderen Konzepten) vorgeschlagen, während der Ruhephase (z.B. zwischen zwei Testzyklen oder BumpTests, z.B. Betriebsphasen), in der kein Gas generiert werden soll, die Gasgeneratorzelle oder den Gasgenerator nicht einfach abzuschalten, sondern in einem Ruhemodus zu betreiben, in dem (z.B. zumindest während eines Teils der Ruhephase) die elektrische Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegt. Auf diese Weise kann es möglich sein, die elektrochemische Gasgeneratorzelle während der Ruhephase in einem definierten Zustand, z.B. Spannungszustand, zu halten.It is proposed (e.g. in contrast to other concepts) not to simply switch off the gas generator cell or the gas generator during the resting phase (e.g. between two test cycles or bump tests, e.g. operating phases) in which no gas is to be generated, but rather to operate it in a sleep mode , in which (for example at least during part of the rest phase) the electrical bias voltage is applied to the electrochemical gas generator cell. In this way it may be possible to keep the electrochemical gas generator cell in a defined state, e.g. voltage state, during the resting phase.

Nach Abschalten des Betriebsstromes zum Erzeugen des Gases fällt üblicherweise (z.B. unter Verwendung anderer Konzepte zum Betreiben von Generatorzellen) die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende Spannung ab, bis sie nach einer variablen Zeitdauer (z.B. abhängig von verschiedenen Außenfaktoren) eine Grundspannung (z.B. in einem Gleichgewichtszustand der elektrochemischen Gasgeneratorzelle) erreicht. Bei erneutem Anlegen des Betriebsstromes an die Generatorzelle (z.B. für eine vordefinierte Elektrolysezeitdauer) fließt während einer Aktivierungsphase zunächst ein kapazitiver Strom, bis die Elektrolysespannung wieder erreicht ist. In einer darauffolgenden Betriebsphase kann das Gas erzeugt werden, bis der Betriebsstrom nach Ende der Elektrolysezeitdauer wieder abgestellt wird. Je nach Anfangszustand der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (z.B. Wert der elektrischen Spannung an der Zelle, der zwischen Grundspannung und Elektrolysespannung liegen kann), kann die Dauer der Aktivierungsphase variieren und damit eine Menge des während der Betriebsphase generierten Gases variieren.After switching off the operating current to generate the gas, the voltage applied to the electrochemical gas generator cell usually drops (e.g. using other concepts for operating generator cells) until it reaches a basic voltage (e.g. in a state of equilibrium) after a variable period of time (e.g. depending on various external factors) the electrochemical gas generator cell). When the operating current is applied to the generator cell again (e.g. for a predefined electrolysis period), a capacitive current initially flows during an activation phase until the electrolysis voltage is reached again. In a subsequent operating phase, the gas can be generated until the operating current is switched off again at the end of the electrolysis period. Depending on the initial state of the electrochemical gas generator cell (e.g. the value of the electrical voltage on the cell, which can be between the basic voltage and the electrolysis voltage), the duration of the activation phase can vary and thus the amount of gas generated during the operating phase can vary.

Durch die Verwendung der vorgeschlagenen Vorspannung während der Ruhephase kann dagegen erreicht werden, dass die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende Spannung genau bekannt ist und/oder eingestellt werden kann. Dadurch ist beispielsweise bekannt, welchen Anteil die Aktivierungsphase bezogen auf die Elektrolysezeitdauer ausmacht und folglich, welche Gasmenge während der Elektrolysezeitdauer generiert wird. Die Steuervorrichtung kann somit ermöglichen, mittels der Generatorzelle während einer Betriebsphase eine genauer definierte Menge an Gas zu erzeugen.By using the proposed bias during the rest phase, however, it can be achieved that the voltage applied to the electrochemical gas generator cell is precisely known and / or can be set. As a result, it is known, for example, what proportion the activation phase makes up in relation to the electrolysis period and consequently what amount of gas is generated during the electrolysis period. The control device can thus enable a more precisely defined amount of gas to be generated by means of the generator cell during an operating phase.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektrische Vorspannung (z.B. ein Mittelwert der elektrischen Vorspannung) zumindest 30% (oder zumindest 40 %, zumindest 50 %, zumindest 60%, zumindest 70%, zumindest 80%, zumindest 90%, oder zumindest 95%) der Elektrolysespannung beträgt. Dadurch kann erreicht werden, dass bei Einschalten des Betriebsstromes eine geringere Menge an kapazitivem Strom fließen muss, bis die Elektrolysespannung erreicht ist und die Gasgenerierung einsetzt. Mit anderen Worten kann bei Verwendung einer höheren elektrischen Vorspannung die Dauer der Aktivierungsphase verringert werden. Bei längerer Aktivierungsphase kann bei Verwendung derselben Elektrolysezeitdauer dagegen nur eine geringere Gasmenge generiert werden, da während der Aktivierungsphase (bei Fließen des kapazitiven Stromes) noch kein Gas generiert wird.In particular, it can be provided that the electrical bias (e.g. an average value of the electrical bias) is at least 30% (or at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, or at least 95% ) the electrolysis voltage. This means that when the operating current is switched on, a smaller amount of capacitive current has to flow until the electrolysis voltage is reached and gas generation begins. In other words, if a higher electrical bias voltage is used, the duration of the activation phase can be reduced. In the case of a longer activation phase, on the other hand, only a smaller amount of gas can be generated when using the same electrolysis period, since no gas is generated during the activation phase (when the capacitive current is flowing).

Beim Betreiben des Gasgenerators für BumpTests von Gassensoren ist es z.B. günstig, das zu generierende Prüfgas in einer möglichst kurzen Zeit zu generieren, damit der getestete Sensor z.B. möglichst schnell wieder einsatzfähig ist. Durch Verwendung einer hohen Vorspannung während der Ruhephase (z.B. zwischen zwei BumpTests) kann die Aktivierungsphase verringert werden, sodass im Gegensatz zu anderen Konzepten eine selbe Menge Prüfgas in einer insgesamt kürzeren Zeitdauer nach Einschalten des Betriebsstromes erzeugt werden kann. Damit kann mittels der Vorspannung innerhalb einer verringerten Zeitdauer eine genauer reproduzierbare Gasmenge erzeugt werden.When operating the gas generator for bump tests of gas sensors, for example, it is beneficial to generate the test gas to be generated in the shortest possible time so that the tested sensor can be used again as quickly as possible. By using a high bias voltage during the rest phase (e.g. between two bump tests), the activation phase can be reduced so that, in contrast to other concepts, the same amount of test gas can be generated in a shorter time after switching on the operating current. A more precisely reproducible amount of gas can thus be generated by means of the preload within a reduced period of time.

Die Ruhephase kann etwa dadurch definiert sein, dass kein Betriebsstrom (sondern z.B. nur ein Ruhestrom) an die elektrochemische Gasgeneratorzelle angelegt ist (z.B. vor und nach der Elektrolysezeitdauer). Beispielsweise ist während der Ruhephase die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende Spannung geringer als die Elektrolysespannung der Generatorzelle. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung zum Erzeugen der elektrischen Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle während zumindest 30% (oder zumindest 50 %, zumindest 60%, zumindest 70% oder zumindest 90%) der Ruhephase ausgebildet sein. Die bereitgestellte Vorspannung liegt somit während einer z.B. längeren oder definierten Zeitdauer und nicht nur während eines zufälligen Zeitpunktes bei einem unkontrollierten Abfallen der Zellspannung nach der Betriebsphase an.The rest phase can be defined, for example, by the fact that no operating current (but, for example, only a quiescent current) is applied to the electrochemical gas generator cell (e.g. before and after the electrolysis period). For example, during the resting phase, the voltage applied to the electrochemical gas generator cell is lower than the electrolysis voltage of the generator cell. For example, the control device can be designed to generate the electrical bias voltage on the electrochemical gas generator cell during at least 30% (or at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 90%) of the rest phase. The pre-tension provided is thus for a longer or defined period of time, for example, and not just at a random point in time in the event of an uncontrolled drop in the cell voltage after the operating phase.

Beispielsweise kann das zweite Steuersignal zeitlich konstant sein. Das erste Steuersignal kann beispielsweise ein Gleichstrom sein, der als Betriebsstrom zum Generieren des Gases ausgebildet ist. Bei Verwenden einer Gleichstromquelle kann diese während der Ruhephase vorteilhafterweise bezüglich der Stromstärke heruntergeregelt werden, um einen konstanten Ruhestrom mit geringerer Stromstärke zu erzeugen. Dadurch kann z.B. vorteilhafterweise eine einzige Stromquelle für den Betrieb in der Betriebsphase und in der Ruhephase genutzt werden. Alternativ kann das zweite Steuersignal einen Wechselanteil aufweisen (z.B. Wechselsignal mit Offset). Beispielsweise können zuvor beschriebene durch die Vorspannung ermöglichte Effekte mit einer konstanten elektrischen Vorspannung und/oder mit einer elektrischen Vorspannung mit Wechselanteil erreicht werden.For example, the second control signal can be constant over time. The first control signal can, for example, be a direct current that is designed as an operating current for generating the gas. When using a direct current source, this can advantageously be regulated down with respect to the current strength during the rest phase in order to generate a constant rest current with a lower current strength. In this way, for example, a single power source can advantageously be used for operation in the operating phase and in the idle phase. Alternatively, the second control signal can have an alternating component (for example alternating signal with offset). For example, previously described effects made possible by the bias can be achieved with a constant electrical bias and / or with an electrical bias with an alternating component.

Beispielsweise ist die elektrische Vorspannung zumindest um 100 mV (oder zumindest 200 mV, zumindest 300 mV, zumindest 500 mV, zumindest 700 mV, oder zumindest 900 mV) geringer und/oder höchstens um 1,5 V (oder höchstens um 1 V, oder höchstens um 500 mV) geringer, als die Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle. Durch eine elektrische Vorspannung, die nur unwesentlich geringer als die Elektrolysespannung ist, kann z.B. ein schnellerer Wechsel von der Ruhephase zum Generieren von Gas ermöglicht werden.For example, the electrical bias voltage is at least 100 mV (or at least 200 mV, at least 300 mV, at least 500 mV, at least 700 mV, or at least 900 mV) lower and / or at most 1.5 V (or at most 1 V, or no more than 500 mV) lower than the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell. An electrical bias voltage that is only slightly lower than the electrolysis voltage can, for example, enable a faster change from the resting phase to the generation of gas.

Wie bereits erwähnt, kann das erste Steuersignal ein erstes Stromsignal (z.B. Betriebsstrom zum Generieren von Gas) für die elektrochemische Gasgeneratorzelle umfassen. Das zweite Steuersignal kann ein zweites Stromsignal (z.B. Ruhestrom zum Erzeugen der Vorspannung) für die elektrochemische Gasgeneratorzelle umfassen. Das zweite Stromsignal, z.B. der Ruhestrom, weist beispielsweise eine Stromstärke von höchstens 5 % (oder höchstens 3 %, höchstens 1 %, höchstens 0,5%, oder höchstens 0,1%) einer Stromstärke des ersten Stromsignals (z.B. des Betriebsstromes) auf. Die Stromstärke des zweiten Stromsignals kann beispielsweise basierend auf einer Spannungsmessung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle geregelt werden, sodass sich die vordefinierte elektrische Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle einstellt. Der Ruhestrom kann während der Ruhephase z.B. kontinuierlich fließen und/oder als Pulssignal (z.B. mittels Pulsweitenmodulation) ausgebildet sein, etwa um mittels periodischem Aufladen der Generatorzelle bis knapp unter die Elektrolysespannung und anschließendem Sinken der Zellspannung bis zu einem nächsten Ladezeitpunkt (z.B. bei Erreichen einer definierten unteren Grenzspannung aufgrund des gewöhnlichen Spannungsabfalls der Generatorzelle), die Spannung der Generatorzelle innerhalb eines definierten Spannungsbereichs zu halten.As already mentioned, the first control signal can comprise a first current signal (e.g. operating current for generating gas) for the electrochemical gas generator cell. The second control signal may include a second current signal (e.g., quiescent current to generate the bias) for the electrochemical inflator cell. The second current signal, for example the quiescent current, has a current strength of at most 5% (or at most 3%, at most 1%, at most 0.5%, or at most 0.1%) of a current strength of the first current signal (for example the operating current) . The current strength of the second current signal can be regulated, for example, based on a voltage measurement on the electrochemical gas generator cell, so that the predefined electrical bias voltage is established on the electrochemical gas generator cell. The quiescent current can flow continuously during the quiescent phase and / or be designed as a pulse signal (e.g. by means of pulse width modulation), for example to periodically charge the generator cell to just below the electrolysis voltage and then lower the cell voltage until the next charging time (e.g. when a defined lower limit voltage due to the usual voltage drop of the generator cell) to keep the voltage of the generator cell within a defined voltage range.

Beispielsweise kann das zweite Stromsignal (z.B. der Ruhestrom, z.B. ein kontinuierliches Stromsignal) einen mittleren Wert von zumindest 10 nA (oder zumindest 20 nA, zumindest 50 nA, zumindest 100 nA, zumindest 300 nA, zumindest 500 nA oder zumindest 1 µA) und/oder von höchstens 10 µA (oder höchstens 5 µA, höchstens 3 µA, oder höchstens 1 µA) aufweisen.For example, the second current signal (e.g. the quiescent current, e.g. a continuous current signal) can have an average value of at least 10 nA (or at least 20 nA, at least 50 nA, at least 100 nA, at least 300 nA, at least 500 nA or at least 1 µA) and / or of a maximum of 10 µA (or a maximum of 5 µA, a maximum of 3 µA, or a maximum of 1 µA).

Wie bereits erwähnt kann die elektrische Vorspannung alternativ mittels Anlegen einer entsprechenden elektrischen Spannung an die elektrochemische Gasgeneratorzelle während der Ruhephase erreicht werden. Die Steuervorrichtung kann dementsprechend eine Stromquelle zum Erzeugen des ersten Steuersignals als einen Betriebsstrom für die elektrochemische Gasgeneratorzelle und ferner eine Spannungsquelle zum Erzeugen des zweiten Steuersignals (z.B. elektrische Spannung) als elektrische Vorspannung umfassen. Die Steuervorrichtung kann ferner einen Schalter umfassen, der zum Schalten einer elektrischen Verbindung zwischen Stromquelle und elektrochemischer Gasgeneratorzelle oder zwischen Spannungsquelle und elektrochemischer Gasgeneratorzelle ausgebildet ist.As already mentioned, the electrical bias can alternatively be achieved by applying a corresponding electrical voltage to the electrochemical gas generator cell during the rest phase. The control device can accordingly comprise a current source for generating the first control signal as an operating current for the electrochemical gas generator cell and furthermore a voltage source for generating the second control signal (e.g. electrical voltage) as an electrical bias voltage. The control device can further comprise a switch which is designed to switch an electrical connection between the power source and the electrochemical gas generator cell or between the voltage source and the electrochemical gas generator cell.

Beispielsweise kann während der Betriebsphase der Schalter die elektrochemische Gasgeneratorzelle mit der Stromquelle (z.B. Gleichstromquelle) verbinden, um einen galvanostatischen Betrieb der elektrochemischen Gasgeneratorzelle zu bewirken. Während der Ruhephase kann der Schalter umschalten (z.B. gesteuert mittels der Steuervorrichtung), um die elektrochemische Gasgeneratorzelle mit der Spannungsquelle zu verbinden und einen potentiostatischen Betrieb zu bewirken, in dem die Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegt.For example, during the operating phase, the switch can connect the electrochemical gas generator cell to the power source (e.g. direct current source) in order to effect a galvanostatic operation of the electrochemical gas generator cell. During the rest phase, the switch can toggle (e.g. controlled by the control device) in order to connect the electrochemical gas generator cell to the voltage source and to effect a potentiostatic operation in which the bias voltage is applied to the electrochemical gas generator cell.

Beispielsweise ist die Steuervorrichtung ausgebildet, eine Ausgangsspannung (z.B. mittlere Ausgangsspannung) der Spannungsquelle geringer, als die Elektrolysespannung einzustellen und/oder auf einen Wert von zumindest 30% (oder zumindest 60%, zumindest 70%, zumindest 80 % oder zumindest 90 %) der Elektrolysespannung einzustellen.For example, the control device is designed to set an output voltage (e.g. mean output voltage) of the voltage source lower than the electrolysis voltage and / or to a value of at least 30% (or at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90%) of the Adjust the electrolysis voltage.

Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine Messvorrichtung zum Messen einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden elektrischen Spannung umfassen. Dadurch kann z.B. ein Nachregeln des Ruhestromes ermöglicht werden und/oder der Wert der Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle ermittelt werden.The control device can include, for example, a measuring device for measuring an electrical voltage applied to the electrochemical gas generator cell. This enables, for example, readjustment of the quiescent current and / or the value of the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell to be determined.

Die Steuervorrichtung kann wie erwähnt eine Stromquelle, z.B. eine Gleichstromquelle zum Erzeugen des Betriebsstroms für die elektrochemische Gasgeneratorzelle und eine Spannungsversorgung (z.B. umfassend eine steuerbare Spannungsquelle) für die Gleichstromquelle umfassen. Die Spannungsversorgung kann die zum Betrieb der Gleichstromquelle benötigte Energie bereitstellen. Die Steuervorrichtung kann ausgebildet sein, während der Betriebsphase und/oder während der Ruhephase eine Versorgungsspannung der Spannungsversorgung auf einen vorbestimmten Wert von höchstens 200% (oder höchstens 150%, höchstens 125%, 120 %, höchstens 115 %, höchstens 110 % oder höchstens 105 %) einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden elektrischen Spannung zu regeln. Beispielsweise kann die Versorgungsspannung auf höchstens 125 % der Elektrolysespannung geregelt werden. Mit anderen Worten kann die Steuervorrichtung zum adaptiven Anpassen der Versorgungsspannung der Gleichstromquelle auf einen möglichst geringen, jedoch zum Betreiben der Generatorzelle noch genügend hohen Wert ausgebildet sein.As mentioned, the control device can comprise a current source, for example a direct current source for generating the operating current for the electrochemical gas generator cell and a voltage supply (for example comprising a controllable voltage source) for the direct current source. The voltage supply can provide the energy required to operate the direct current source. The Control device can be designed, during the operating phase and / or during the rest phase, a supply voltage of the voltage supply to a predetermined value of at most 200% (or at most 150%, at most 125%, 120%, at most 115%, at most 110% or at most 105% ) to regulate an electrical voltage applied to the electrochemical gas generator cell. For example, the supply voltage can be regulated to a maximum of 125% of the electrolysis voltage. In other words, the control device can be designed to adaptively adjust the supply voltage of the direct current source to a value that is as low as possible, but still sufficiently high to operate the generator cell.

Durch ein adaptives Einstellen der Versorgungsspannung der Gleichstromquelle während der Betriebsphase können z.B. Leistungsverluste an der Steuervorrichtung reduziert werden. Beispielsweise genügt die auf den vorbestimmten Wert geregelte Versorgungsspannung für das Erreichen der Elektrolysespannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle und somit für das Erzeugen von Gas. Bei anderen Konzepten ohne adaptives Anpassen der Versorgungsspannung an die Spannung der Generatorzelle kann ein Gas dagegen beispielsweise nur mit höheren Energieverlusten erzeugt werden. Durch geringere elektrische Verluste, z.B. während BumpTests von Gassensoren, kann erreicht werden, dass ein Energiespeicher (z.B. eine Batterie) eines Testgerätes mit der Steuervorrichtung und einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle seltener gewechselt oder geladen werden muss.By adaptively setting the supply voltage of the direct current source during the operating phase, for example, power losses in the control device can be reduced. For example, the supply voltage regulated to the predetermined value is sufficient for reaching the electrolysis voltage at the electrochemical gas generator cell and thus for generating gas. In other concepts without adaptive adjustment of the supply voltage to the voltage of the generator cell, on the other hand, a gas can only be generated with higher energy losses, for example. With lower electrical losses, e.g. during bump tests of gas sensors, it can be achieved that an energy storage device (e.g. a battery) of a test device with the control device and an electrochemical gas generator cell has to be changed or charged less frequently.

Die elektrochemische Gasgeneratorzelle kann beispielsweise ausgebildet sein, ein Gas umfassend zumindest eines von Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Ammoniak oder Chlor zu erzeugen. Beispielsweise kann eine geometrische Oberfläche von Elektroden der Generatorzelle im Bereich einiger Quadratzentimeter liegen (z.B. geringer als 10 cm², geringer als 5 cm², geringer als 3 cm². oder geringer als 1 cm²) und/oder mehr als 0,1 cm² (oder mehr als 0,5 cm², oder mehr als 1 cm²).The electrochemical gas generator cell can be designed, for example, to generate a gas comprising at least one of hydrogen sulfide, hydrogen, ammonia or chlorine. For example, a geometric surface of electrodes of the generator cell can be in the range of a few square centimeters (for example less than 10 cm ² , less than 5 cm ² , less than 3 cm ^2. Or less than 1 cm ² ) and / or more than 0.1 cm ² (or more than 0.5 cm ² , or more than 1 cm ² ).

Es wird ferner ein System zum Betreiben einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle vorgeschlagen. Das System umfasst eine Gleichstromquelle, die zum Anlegen eines Betriebsstromes an die elektrochemische Gasgeneratorzelle ausgebildet ist. Das System umfasst ferner eine Spannungsversorgung der Gleichstromquelle bzw. für die Gleichstromquelle und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Spannungsversorgung für die Gleichstromquelle. Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, eine Versorgungsspannung der Spannungsversorgung auf einen vorbestimmten Wert von höchstens und/oder typischerweise 125% einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden Spannung zu regeln (z.B. während einer Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle). Beispielsweise kann die Versorgungsspannung etwas höher, als die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende Spannung gewählt sein, um stets ein Generieren von Gas zu gewährleisten.A system for operating an electrochemical gas generator cell is also proposed. The system comprises a direct current source which is designed to apply an operating current to the electrochemical gas generator cell. The system further comprises a voltage supply for the direct current source or for the direct current source and a control device for controlling the voltage supply for the direct current source. The control device is designed to regulate a supply voltage of the voltage supply to a predetermined value of at most and / or typically 125% of a voltage applied to the electrochemical gas generator cell (e.g. during an operating phase of the electrochemical gas generator cell). For example, the supply voltage can be selected to be somewhat higher than the voltage applied to the electrochemical gas generator cell in order to always ensure that gas is generated.

Das vorgeschlagene System kann ein Betreiben eines Gasgenerators während der Betriebsphase (z.B. für BumpTests von Gassensoren) mit verringerten elektrischen Verlusten ermöglichen. Beispielsweise ist das System in einem mobilen Gerät (z.B. tragbares, batteriebetriebenes Testgerät) bereitgestellt und kann z.B. bewirken, dass ein Batteriewechseln weniger häufig notwendig ist, da zum Beispiel unnötige Verlustleistungen an der Gleichstromquelle reduziert werden können.The proposed system can enable a gas generator to be operated during the operating phase (e.g. for bump tests of gas sensors) with reduced electrical losses. For example, the system is provided in a mobile device (e.g. portable, battery-operated test device) and can, for example, have the effect that the battery needs to be changed less often, since, for example, unnecessary power losses at the direct current source can be reduced.

Beispielsweise umfasst das System eine Messvorrichtung zum Messen einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden elektrischen Spannung. Dadurch kann ermöglicht werden, die Versorgungsspannung adaptiv anzupassen. Die Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle kann sich z.B. altersbedingt verändern. Aufgrund der Möglichkeit von Spannungsmessungen kann dabei die Verlustleistung beim Betrieb reduziert werden und gleichzeitig die Funktionalität der elektrochemischen Gasgeneratorzelle (z.B. Generieren von Gas) gewährleistet werden, da stets eine zur Elektrolyse notwendige Spannung eingestellt werden kann.For example, the system includes a measuring device for measuring an electrical voltage applied to the electrochemical gas generator cell. This can make it possible to adapt the supply voltage adaptively. The electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell can change due to age, for example. Due to the possibility of voltage measurements, the power loss during operation can be reduced and at the same time the functionality of the electrochemical gas generator cell (e.g. generation of gas) can be guaranteed, since the voltage required for electrolysis can always be set.

Beispielsweise ist die Steuervorrichtung ausgebildet, um die Versorgungsspannung der Spannungsversorgung basierend auf einer von der Messvorrichtung bereitgestellten Spannungsmessung während der Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anzupassen. Gerade während einer Einschaltphase kann ein adaptives Regeln der Versorgungsspannung vorteilhaft sein, da sich die Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle währenddessen relativ stark ändern kann. Die Anpassung der Versorgungsspannung kann kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich (z.B. mit einer Frequenz von mehr als 10 Hz, mehr als 50 Hz oder mehr als 100 Hz) durchgeführt werden.For example, the control device is designed to adapt the supply voltage of the voltage supply based on a voltage measurement provided by the measuring device during the operating phase of the electrochemical gas generator cell. Adaptive regulation of the supply voltage can be advantageous precisely during a switch-on phase, since the voltage at the electrochemical gas generator cell can change relatively strongly during this time. The adjustment of the supply voltage can be carried out continuously or quasi-continuously (e.g. with a frequency of more than 10 Hz, more than 50 Hz or more than 100 Hz).

Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung einen Datenspeicher umfassen, auf dem der vorbestimmte Wert der Versorgungsspannung gespeichert ist (z.B. typische Elektrolysespannung der zu betreibenden Generatorzelle) und/oder gespeichert werden kann. Beispielsweise kann bei einer ersten Betriebsphase die notwendige Versorgungsspannung ermittelt und gespeichert werden, sodass sie für folgende Betriebsphasen direkt verfügbar ist. Beispielsweise kann die Versorgungsspannung adaptiv an die Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle angepasst werden. Dies kann von Vorteil sein, da sich die Elektrolysespannung und damit die während der Betriebsphase an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegende Spannung (z.B. aufgrund von Alterungsprozessen) ändern kann. Durch das Speichern eines jeweiligen Spannungswertes (z.B. der je aktuellen Elektrolysespannung) zu jeder Betriebsphase kann z.B. bei der jeweils nachfolgenden Betriebsphase stets ein aktueller Wert der notwendigen Versorgungsspannung direkt verfügbar sein.For example, the control device can comprise a data memory on which the predetermined value of the supply voltage is stored (for example typical electrolysis voltage of the generator cell to be operated) and / or can be stored. For example, the necessary supply voltage can be determined and stored in a first operating phase so that it is directly available for subsequent operating phases. For example, the supply voltage can be adapted adaptively to the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell. This can be done by This can be an advantage because the electrolysis voltage and thus the voltage applied to the electrochemical gas generator cell during the operating phase (for example due to aging processes) can change. By storing a respective voltage value (for example the current electrolysis voltage) for each operating phase, for example, a current value of the necessary supply voltage can always be directly available in the subsequent operating phase.

Das System kann ausgebildet sein, z.B. während einer Ruhephase einen Ruhestrom von weniger als 300 nA und/oder z.B. während einer Betriebsphase einen Betriebsstrom von zumindest 1 mA zum Anlegen an die elektrochemische Gasgeneratorzelle zu erzeugen.The system can be designed to generate, for example, a quiescent current of less than 300 nA during a rest phase and / or, for example, an operating current of at least 1 mA during an operating phase for application to the electrochemical gas generator cell.

Das System kann vorteilhafterweise zumindest eine elektrochemische Gasgeneratorzelle aufweisen. Durch das Bereitstellen der elektrochemischen Gasgeneratorzelle im System kann die Steuervorrichtung z.B. an die jeweilige Generatorzelle angepasst werden.The system can advantageously have at least one electrochemical gas generator cell. By providing the electrochemical gas generator cell in the system, the control device can e.g. be adapted to the respective generator cell.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein System zum Generieren eines Gases mit zumindest einer zuvor oder nachfolgend beschriebenen Steuervorrichtung (und/oder Merkmalen des zuvor beschriebenen Systems zum Betreiben der elektrochemischen Gasgeneratorzelle) und zumindest einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle. Beispielsweise umfasst das System zwei oder mehrere Steuervorrichtungen. Beispielsweise sind zwei Steuervorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse (z.B. Generatorgehäuse) des Systems bereitgestellt. Die elektrochemische Gasgeneratorzelle kann etwa eine Generatorelektrode und eine Gegenelektrode aufweisen. Die elektrochemische Gasgeneratorzelle kann beispielsweise zumindest zwei Generatorelektroden und eine gemeinsame Gegenelektrode der zwei Generatorelektroden aufweisen. Allgemein können eine beliebige Anzahl an Generatorelektroden und (z.B. zumindest teilweise gemeinsamer) Gegenelektroden bereitgestellt werden, z.B. x Generatorelektroden und y Gegenelektroden mit x, y aus den natürlichen Zahlen. Beispielsweise kann die elektrochemische Gasgeneratorzelle zwei, drei oder mehrere Generatorelektroden aufweisen und/oder zwei, drei oder mehrere Gegenelektroden aufweisen. Beispielsweise kann jeder Generatorelektrode genau eine Gegenelektrode zugeordnet sein oder mehreren Generatorelektroden (z.B. zwei oder drei) kann eine gemeinsame Gegenelektrode zugeordnet sein. Beispielsweise kann im System pro Generatorelektrode eine separate Stromquelle zum Betreiben der jeweiligen Generatorelektrode bereitgestellt sein. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise die jeweiligen Stromquellen der jeweiligen Generatorelektroden separat ansteuern. Beispielsweise können verschiedenen Generatorelektroden verschiedene Steuervorrichtungen zugeordnet sein.Another aspect relates to a system for generating a gas with at least one control device described above or below (and / or features of the system described above for operating the electrochemical gas generator cell) and at least one electrochemical gas generator cell. For example, the system comprises two or more control devices. For example, two control devices are provided in a common housing (e.g. generator housing) of the system. The electrochemical gas generator cell can have a generator electrode and a counter electrode, for example. The electrochemical gas generator cell can for example have at least two generator electrodes and a common counter electrode of the two generator electrodes. In general, any number of generator electrodes and (e.g. at least partially common) counter electrodes can be provided, e.g. x generator electrodes and y counter electrodes with x, y from the natural numbers. For example, the electrochemical gas generator cell can have two, three or more generator electrodes and / or two, three or more counter electrodes. For example, exactly one counter electrode can be assigned to each generator electrode, or a common counter electrode can be assigned to several generator electrodes (e.g. two or three). For example, a separate power source for operating the respective generator electrode can be provided in the system for each generator electrode. The control device can, for example, control the respective current sources of the respective generator electrodes separately. For example, different control devices can be assigned to different generator electrodes.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle, die ausgebildet ist, bei Anliegen einer elektrischen Spannung größer einer Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle ein Gas zu generieren. Das Verfahren umfasst ein Anlegen eines elektrischen Stroms an die elektrochemische Gasgeneratorzelle während einer Betriebsphase, um eine Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle zumindest auf die Elektrolysespannung zu erhöhen. Das Verfahren umfasst ferner ein Reduzieren des elektrischen Stroms auf einen Ruhestrom während einer Ruhephase, um das Generieren von Gas zu stoppen. Dabei ergibt sich verfahrensgemäß aufgrund des Ruhestromes während der Ruhephase an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle eine elektrische Vorspannung, die geringer ist, als die Elektrolysespannung und zumindest 60 % der Elektrolysespannung beträgt. Das Verfahren kann beispielsweise ein Generieren von Gas in einer kürzeren Zeitdauer und/oder mit einer genauer definierten Gasmenge ermöglichen.A further aspect relates to a method for operating an electrochemical gas generator cell, which is designed to generate a gas when an electrical voltage greater than an electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell is applied. The method comprises applying an electrical current to the electrochemical gas generator cell during an operating phase in order to increase a voltage across the electrochemical gas generator cell to at least the electrolysis voltage. The method further comprises reducing the electrical current to a quiescent current during a quiescent phase in order to stop the generation of gas. According to the method, due to the quiescent current during the quiescent phase at the electrochemical gas generator cell, an electrical bias voltage that is lower than the electrolysis voltage and is at least 60% of the electrolysis voltage is obtained. The method can, for example, enable gas to be generated in a shorter period of time and / or with a more precisely defined amount of gas.

Beispielsweise kann zum Reduzieren des Stromes eine Stromstärke einer Stromquelle zum Betreiben der elektrochemischen Gasgeneratorzelle verringert werden. Dabei kann die Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle gemessen werden und die Stromstärke soweit reduziert werden, bis sich die vordefinierte Vorspannung einstellt. Alternativ kann zum Reduzieren des elektrischen Stroms die vordefinierte Vorspannung (z.B. mittels einer Spannungsquelle) an die elektrochemische Gasgeneratorzelle angelegt werden, sodass sich aufgrund der Vorspannung der Ruhestrom durch die elektrochemische Gasgeneratorzelle ergeben kann.For example, in order to reduce the current, a current intensity of a current source for operating the electrochemical gas generator cell can be reduced. The voltage at the electrochemical gas generator cell can be measured and the current intensity can be reduced until the predefined bias voltage is established. Alternatively, to reduce the electrical current, the predefined bias voltage (e.g. by means of a voltage source) can be applied to the electrochemical gas generator cell, so that the bias voltage can result in the quiescent current through the electrochemical gas generator cell.

Ferner wird ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle vorgeschlagen, das ein Anlegen eines elektrischen Stroms an die elektrochemische Gasgeneratorzelle mittels einer Gleichstromquelle während einer Betriebsphase, um das Gas zu generieren, und ein Einstellen einer Versorgungsspannung der Gleichstromquelle, auf einen Wert von höchstens 125 % einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden Spannung umfasst. Dadurch kann z.B. ein energieeffizienter Betrieb der Generatorzelle ermöglicht werden.Furthermore, a further method for operating an electrochemical gas generator cell is proposed, which involves applying an electrical current to the electrochemical gas generator cell by means of a direct current source during an operating phase in order to generate the gas, and setting a supply voltage of the direct current source to a value of at most 125%. comprises a voltage applied to the electrochemical gas generator cell. This enables, for example, energy-efficient operation of the generator cell.

Weiterbildungen der Systeme und Verfahren zum Betreiben von Gasgeneratorzellen betreffen Merkmale von Weiterbildungen wie sie bereits in Verbindung mit der Steuervorrichtung beschrieben sind. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und die entsprechenden Merkmale gelten auch in Verbindung mit den Systemen und Verfahren als offenbart. Weitere Aspekte der Erfindung sind auch in Verbindung mit den folgenden in Kombination mit den Figuren gezeigten Beispielen offenbart.Developments of the systems and methods for operating gas generator cells relate to features of developments as they have already been described in connection with the control device. A repeated description is therefore dispensed with and the corresponding features also apply in connection with the systems and Method as disclosed. Further aspects of the invention are also disclosed in connection with the following examples shown in combination with the figures.

Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle, einer elektrischen Stromquelle und einem Mikrocontroller;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle, einer elektrischen Stromquelle und einer elektrischen Vorspannungsquelle;
3 zeigt eine schematische Darstellung mit in zwei verschiedenen Betriebsmodi eines elektrochemischen Gasgenerators zur Gaserzeugung je verfügbaren Ladungsmengen;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle, einer elektrischen Stromquelle und einer einstellbaren Spannungsquelle;
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Generatorzelle umfassend ein Verwenden eines Ruhestroms während einer Ruhephase;
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Generatorzelle umfassend ein Regeln einer Versorgungsspannung einer Stromquelle zum Erzeugen eines Betriebsstroms für die Generatorzelle; und
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum adaptiven Einstellen einer Versorgungsspannung einer Stromquelle zum Betreiben eines elektrochemischen Gasgenerators.

Some examples of devices and / or methods are explained in more detail below with reference to the accompanying figures, merely by way of example. Show it:

1 shows a schematic representation of a system with an electrochemical gas generator cell, an electrical power source and a microcontroller;
2 Figure 12 is a schematic representation of a system including an electrochemical inflator cell, an electrical power source, and an electrical bias source;
3 shows a schematic representation with in two different operating modes of an electrochemical gas generator for gas generation depending on the available charge quantities;
4th shows a schematic representation of a system with an electrochemical gas generator cell, an electrical power source and an adjustable voltage source;
5 shows a flow diagram of a method for operating a generator cell comprising using a quiescent current during a quiescent phase;
6th shows a flow chart of a method for operating a generator cell comprising regulating a supply voltage of a power source for generating an operating current for the generator cell; and
7th FIG. 3 shows a flow diagram of a method for adaptively setting a supply voltage of a power source for operating an electrochemical gas generator.

Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.Various examples will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which some examples are shown. In the figures, the strengths of lines, layers and / or areas may be exaggerated for clarity.

Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.Accordingly, while other examples are susceptible of various modifications and alternative forms, some specific examples thereof are shown in the figures and will be described in detail below. However, this detailed description does not limit other examples to the particular forms described. Other examples may cover all modifications, equivalents, and alternatives that come within the scope of the disclosure. Throughout the description of the figures, the same or similar reference symbols refer to the same or similar elements which, when compared with one another, may be identical or implemented in a modified form while they provide the same or a similar function.

Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.It will be understood that when an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, the elements may be connected or coupled directly, or through one or more intermediate elements. When two elements A and B are combined using an "or" it is to be understood that all possible combinations are disclosed; H. only A, only B as well as A and B, unless explicitly or implicitly defined otherwise. An alternative phrase for the same combinations is “at least one of A and B” or “A and / or B”. The same applies, mutatis mutandis, to combinations of more than two elements.

Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.The terminology used herein to describe specific examples is not intended to be limiting of additional examples. When a singular form, e.g. B. "ein, an" and "der, die, das" are used and the use of only a single element is neither explicitly nor implicitly defined as mandatory, further examples can also use plural elements to implement the same function. When a function is described below as being implemented using multiple elements, other examples may implement the same function using a single element or a single processing entity. It is further understood that the terms “comprises”, “comprising”, “having” and / or “having” the presence of the specified features, integers, steps, operations, processes, elements, components and / or a group thereof when used Specify but not exclude the presence or addition of one or more other characteristics, integers, steps, operations, processes, elements, components and / or a group thereof.

Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) are used herein with their normal meaning in the field to which examples belong.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10a mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11, einer elektrischen Stromquelle 12 und einem Steuerelement, hier ausgebildet als Mikrocontroller 13. Der Mikrocontroller 13 und/oder die Stromquelle 12 können eine Steuervorrichtung 10 für die elektrochemische Gasgeneratorzelle 11 ausbilden. 1 shows a schematic representation of a system 10a with an electrochemical gas generator cell 11 , an electrical power source 12 and a control element, designed here as a microcontroller 13 . The microcontroller 13 and / or the power source 12 can be a control device 10 for the electrochemical gas generator cell 11 form.

Der Mikrocontroller 13 kann ein Steuersignal l_{gen_Soll} an die Stromquelle 12 senden, um mittels der Stromquelle 12 einen Stromfluss (z.B. Generatorstrom I_gen) durch die elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 zu erzeugen. Ein Betriebsmodus der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 13, bei dem genügend Strom durch die elektrochemischen Gasgeneratorzelle 13 fließt, um ein Gas zu generieren, wird als galvanostatischer Betrieb bezeichnet. Nach einem Einschalten der Stromquelle 12 kann zunächst ein kapazitiver Strom I_gen fließen, der einen Spannungsaufbau an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 bewirkt (Erhöhen einer Generatorspannung Ugen). Sobald die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 anliegende Spannung Ugen eine Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 erreicht, generiert diese ein Gas. Durch Beibehalten eines Betriebsstroms durch die elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 kann das Gas z.B. solange generiert werden, bis der Stromfluss reduziert oder abgestellt wird und die Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 unter die Elektrolysespannung sinkt.The microcontroller 13 can _send a control signal l _{gen_Soll} to the power source 12 send to by means of the power source 12 a current flow (eg generator current I _gen ) through the electrochemical gas generator cell 11 to create. A mode of operation of the electrochemical inflator cell 13 , with enough current through the electrochemical gas generator cell 13 flows in order to generate a gas is called galvanostatic operation. After switching on the power source 12 A capacitive current I _gen can initially flow, which creates a voltage build-up in the electrochemical gas generator cell 11 causes (increasing a generator voltage Ugen). As soon as the on the electrochemical gas generator cell 11 applied voltage Ugen an electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell 11 reached, this generates a gas. By maintaining an operating current through the electrochemical inflator cell 11 For example, the gas can be generated until the current flow is reduced or switched off and the voltage on the electrochemical gas generator cell 11 drops below the electrolysis voltage.

Das gezeigte System 10a ist ausgebildet, während einer Ruhephase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 (in der z.B. kein Gas generiert wird, z.B. wenn kein Betriebsstrom durch die Gasgeneratorzelle 11 fließt), die Stromquelle 12 nicht komplett abzuschalten, sondern weiterhin einen geringen Stromfluss (z.B. Ruhestrom) durch die elektrochemische Gasgeneratorzelle 11 einzustellen. Der Mikrocontroller 13 kann dazu ein entsprechendes Steuersignal an die Stromquelle 12 senden und z.B. einen Stromfluss zwischen Betriebsstrom und Ruhestrom wechseln. Aufgrund des geringeren Ruhestromes, der z.B. deutlich geringer als der Betriebsstrom sein kann, ist es möglich, die Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 (z.B. geringfügig) unter die Elektrolysespannung herabzusenken und auf diesem Wert zu halten. Die Spannung, die auf diese Weise während der Ruhephase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 erreicht werden kann, kann als elektrische Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 bezeichnet werden.The system shown 10a is designed during a resting phase of the electrochemical gas generator cell 11 (in which, for example, no gas is generated, e.g. when there is no operating current through the gas generator cell 11 flows), the power source 12 do not switch off completely, but continue to flow a small amount of current (eg quiescent current) through the electrochemical gas generator cell 11 adjust. The microcontroller 13 can send a corresponding control signal to the power source 12 send and eg switch a current flow between operating current and quiescent current. Because of the lower quiescent current, which can be significantly lower than the operating current, for example, it is possible to reduce the voltage on the electrochemical gas generator cell 11 lower (e.g. slightly) below the electrolysis voltage and keep it at this value. The voltage generated in this way during the resting phase of the electrochemical gas generator cell 11 can be achieved, can be used as an electrical bias on the electrochemical gas generator cell 11 are designated.

Die an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 anliegende Spannung Ugen kann z.B. mittels des Mikrocontrollers 13 (oder einer anderen Messeinrichtung) gemessen werden. Unter Verwendung eines Messwiderstands 14 kann basierend auf einer Messspannung U_Igen und einem Widerstandswert des Messwiderstands 14 ein Stromfluss I_gen durch die elektrochemische Gasgeneratorzelle 11 gemessen werden. Die Messwerte können vom Mikrocontroller 13 zum Regeln der Stromquelle 12 verwendet werden (z.B. um während der Ruhephase mittels einer Regelung des Ruhestroms die vordefinierte Vorspannung einzustellen).The one on the electrochemical inflator cell 11 applied voltage Ugen can for example by means of the microcontroller 13 (or another measuring device). Using a measuring resistor 14th can be based on a measurement voltage U _Igen and a resistance value of the measurement resistor 14th a current flow I _gen through the electrochemical gas generator cell 11 be measured. The measured values can be obtained from the microcontroller 13 to regulate the power source 12 can be used (e.g. to set the predefined bias voltage during the rest phase by regulating the closed-circuit current).

Im Gegensatz zu anderen Konzepten ermöglicht die elektrische Vorspannung z.B. einen definierten Zustand der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 während der Ruhephase. Daher kann unter Verwendung der Vorspannung beim Einschalten des Betriebsstroms in einer Betriebsphase genauer vorhergesagt werden, ab welcher Zeitdauer nach dem Einschalten Gas generiert wird. Beispielsweise kann eine Menge von generiertem Gas genauer kontrolliert werden. Ferner kann z.B. in kürzerer Zeit Gas generiert werden, da weniger kapazitiver Strom fließen muss, bis die Elektrolysespannung von der Vorspannung aus erreicht ist.In contrast to other concepts, the electrical preload enables, for example, a defined state of the electrochemical gas generator cell 11 during the resting phase. Therefore, using the bias voltage when the operating current is switched on in an operating phase, it is possible to predict more precisely from which period of time after switching on gas is generated. For example, an amount of gas generated can be more precisely controlled. Furthermore, for example, gas can be generated in a shorter time, since less capacitive current has to flow until the electrolysis voltage is reached from the bias voltage.

Bei der in 1 dargestellten Ausführung wird die galvanostatisch gesteuerte Gasgenerierungs- bzw. Elektrolysezelle (z.B. elektrochemische Gasgeneratorzelle 11) zwischen Betriebsphasen (z.B. während der Ruhephase), z.B. zwischen sogenannten BumpTests zum Testen eines Gassensors, nicht abgeschaltet, sondern der Elektrolysestrom I_gen auf einen geringeren Wert (z.B. möglichst kleinen Betrag) (z.B. Stromstärke zwischen 10 nA und 10 µA) abgesenkt (vgl. dazu auch die 3). Die verbleibende Beschaltung der Gasgenerierungszelle sorgt dabei für eine verbleibende Spannungsdifferenz U_pre (z.B. Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11) zwischen den Elektroden, die z.B. nahe am Elektrolysepotential der Zelle liegt. Dadurch wird z.B. ermöglicht, dass sich bei erneutem Einsatz der Zelle der Betrag des Potentials der Generatorelektrode lediglich um z.B. wenige mV erhöhen muss, damit die Elektrolyse und damit Gasgenerierung (z.B. unmittelbar) einsetzt, ohne dass etwa Verzögerungen aufgrund von Doppelschichteffekten oder Oberflächenreaktionen auftreten. Beispielhafte zeitliche Verläufe des Zellstromes und der Zellspannung sind in der 3 dargestellt (vgl. die Strich-Punkt-Linien der Darstellungen der 3). At the in 1 The embodiment shown is the galvanostatically controlled gas generation or electrolysis cell (e.g. electrochemical gas generator cell 11 ) between operating phases (e.g. during the resting phase), e.g. between so-called bump tests for testing a gas sensor, not switched off, but rather the electrolysis current I _{gen is} reduced to a lower value (e.g. the smallest possible amount) (e.g. current between 10 nA and 10 µA) (cf. . also the 3 ). The remaining wiring of the gas generator cell ensures a remaining voltage difference U _pre (for example bias voltage on the electrochemical gas generator cell 11 ) between the electrodes, which is close to the electrolysis potential of the cell, for example. This makes it possible, for example, that when the cell is used again, the amount of the potential of the generator electrode only has to increase by, for example, a few mV so that the electrolysis and thus gas generation (e.g. immediately) starts without delays due to double-layer effects or surface reactions. Exemplary time courses of the cell current and the cell voltage are shown in 3 shown (see the dash-dot lines in the representations of the 3 ).

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 20a mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11, einer elektrischen Stromquelle 12 und einer elektrischen Vorspannungsquelle 21. 2 shows a schematic representation of a system 20a with an electrochemical gas generator cell 11 , an electrical power source 12 and an electrical bias source 21st .

Das System 20a zeigt eine alternative Möglichkeit, während einer Ruhephase eine definierte Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 anzulegen. Dazu stellt das System 20a die Vorspannungsquelle 21 und einen Schalter S bereit. Beispielsweise können Mikrocontroller 13, die Stromquelle 12, die Vorspannungsquelle 21 und/oder der Schalter S eine Steuervorrichtung 20 für die elektrochemische Gasgeneratorzelle 11 ausbilden.The system 20a shows an alternative possibility of applying a defined pre-tension to the electrochemical gas generator cell during a rest phase 11 to put on. The system provides 20a the bias source 21st and a switch S ready. For example, microcontrollers 13 , the power source 12 , the bias source 21st and / or the switch S is a control device 20th for the electrochemical gas generator cell 11 form.

In der in 2 dargestellten Ausführung werden die Elektroden der elektrochemischen Gasgenerierungszelle 11 zum Betrieb der elektrochemischen Gasgeneratorzelle mit einer Steuer-Schaltung verbunden, die es erlaubt, zwischen potentiostatischem (z.B. während der Ruhephase) und galvanostatischem Betrieb (z.B. während der Betriebsphase) umzuschalten. Die Umschaltung erfolgt durch den Schalter S, der mittels des Mikrocontrollers 13 gesteuert wird. Dabei wird die Generatorelektrode während der Pausezeiten im potentiostatischem Betriebsmodus auf einem Potential U_pre (z.B. Vorspannung) gehalten, dessen Betrag z.B. nur um wenige mV (z.B. 5-200mV) geringer ist, als das für die Elektrolyse notwendige Potential U_ele (z.B. Elektrolysepotential). Das Potenzial U_pre kann z.B. über den Mikrocontroller 13 eingestellt werden und kann z.B. alternativ zu einer Gleichspannung auch aus einer Wechselspannung oder einer Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung bestehen.In the in 2 The embodiment shown are the electrodes of the electrochemical gas generation cell 11 to operate the electrochemical gas generator cell connected to a control circuit that allows between to switch between potentiostatic (e.g. during the resting phase) and galvanostatic operation (e.g. during the operating phase). The switchover takes place via switch S, which is operated by means of the microcontroller 13 is controlled. The generator electrode is kept at a potential U _pre (e.g. bias voltage) during the pause times in the potentiostatic operating mode, the amount of which is e.g. only a few mV (e.g. 5-200mV) less than the potential U _ele (e.g. electrolysis potential) required for electrolysis . The potential U _pre can, for example, via the microcontroller 13 can be set and can, for example, as an alternative to a direct voltage, also consist of an alternating voltage or a direct voltage with superimposed alternating voltage.

Um zum Beispiel einen BumpTest zu starten, wird aus dem potentiostatischem Betrieb umgeschaltet (z.B. gesteuert mittels Mikrocontroller 13), so dass in einer sogenannten galvanostatischen Steuerung der Elektroden z.B. ein konstanter Stromfluss I_gen über die Elektroden erzwungen wird und dadurch nach Erreichen der Elektrolysespannung U_ele die Elektrolyse zum Erzeugen des Gases (z.B. Testgas für den BumpTest) durchgeführt wird. Der Strom I_gen kann ebenfalls über den Mikrocontroller 13 eingestellt werden und kann ebenso wie das Potenzial U_gen ein Wechselsignal umfassen. Der Betrag des Potentials der Generatorelektrode erhöht sich dabei z.B. lediglich um wenige mV und die Elektrolyse und damit Gasgenerierung kann zeitnah (z.B. früher im Vergleich zu anderen Konzepten) einsetzen, so dass Verzögerungen etwa aufgrund von Doppelschichteffekten oder Oberflächenreaktionen z.B. minimiert oder konstant gehalten werden. Das Generatorpotenzial Ugen wird ebenso wie der Generatorstrom Igen, der über den Strommesswiderstand 14 (R_Shunt) in eine Messspannung U_Igen umgewandelt wird, mittels des Mikrocontrollers 13 gemessen. Beispielsweise kann dadurch im Gegensatz zu Konzepten, die während der Ruhephase keine Vorspannung bereitstellen, eine zur Gaserzeugung zur Verfügung stehende Ladung Q₂ (vgl. dazu 3) größer sein, als eine mittels andere Steuerung erreichbaren Ladung Q₁. Der Verlauf der Strom und Spannungskurven beim Betrieb der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 im dargestellten System 20 ist in 3 schematisch anhand einer Strich-Punkt-Linie wiedergegeben.To start a bump test, for example, a switch is made from potentiostatic mode (e.g. controlled by a microcontroller 13 ), so that in a so-called galvanostatic control of the electrodes, for example, a constant current flow I _gen is forced through the electrodes and, after reaching the electrolysis _voltage U _ele, the electrolysis to generate the gas (e.g. test gas for the bump test) is carried out. The current I _gen can also be via the microcontroller 13 can be set and, like the potential U _{gen, can} include an alternating signal. The amount of the potential of the generator electrode only increases by a few mV, for example, and the electrolysis and thus gas generation can start promptly (e.g. earlier compared to other concepts) so that delays due to double-layer effects or surface reactions are minimized or kept constant. The generator potential Ugen, like the generator current Igen, is generated via the current measuring resistor 14th (R _Shunt ) is converted into a measurement voltage U _Igen by means of the microcontroller 13 measured. For example, in contrast to concepts that do not provide any bias voltage during the resting phase, a charge Q ₂ that is available for gas generation (cf. 3 ) must be greater than a charge Q ₁ that can be reached with another control. The course of the current and voltage curves during operation of the electrochemical gas generator cell 11 in the system shown 20th is in 3 shown schematically using a dash-dot line.

Die in Kombination mit 1 oder 2 gezeigten Konzepte können beispielsweise während der Ruhephase (z.B. Wartezeit zwischen zwei Gasgenerierungsphasen) ein Bereitstellen eines konstanten Potentials (z.B. elektrische Vorspannung) an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle ermöglichen. Beispielsweise kann während der Ruhephase ein konstanter (z.B. vernachlässigbar kleiner Strom) an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle bereitgestellt werden, um die Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle zu erreichen.Which in combination with 1 or 2 The concepts shown can, for example, enable a constant potential (for example electrical bias voltage) to be provided on the electrochemical gas generator cell during the rest phase (for example waiting time between two gas generation phases). For example, a constant (eg negligibly small current) can be provided to the electrochemical gas generator cell during the rest phase in order to achieve the bias voltage on the electrochemical gas generator cell.

Alternativ ist beispielsweise eine Verwendung von einem Potential (z.B. elektrische Vorspannung) nahe dem Elektrolysepotential der elektrochemischen Gasgeneratorzelle zusammen mit einer aufgeprägtem transienten Signal (z.B. Störung oder Sinussignal, Sägezahnsignal oder mit Offset) möglich. Beispielsweise kann während der Ruhephase auch ein konstanter (z.B. vernachlässigbar kleiner) Strom zusammen mit einer aufgeprägtem transienten Störung (=Sinus, Sägezahn oder mit Offset) an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle bereitgestellt werden.Alternatively, a potential (e.g. electrical bias voltage) close to the electrolysis potential of the electrochemical gas generator cell can be used together with an impressed transient signal (e.g. interference or sinusoidal signal, sawtooth signal or with offset). For example, a constant (e.g. negligibly small) current can be provided to the electrochemical gas generator cell together with an impressed transient disturbance (= sine, sawtooth or with offset) during the rest phase.

Das Potential an einer Generatorelektrode (z.B. einer Gasgenerierungselektrode der elektrochemischen Gasgeneratorzelle) kann vorzugsweise so eingestellt werden, dass es während der Ruhephase kleiner der Elektrolysespannung bleibt. Es kann etwa vorgesehen sein, die Elektrolysevorrichtung z.B. nicht hart auszuschalten, sondern z.B. auf einen möglichst kleinen Strom zurückzufahren.The potential at a generator electrode (e.g. a gas generation electrode of the electrochemical gas generator cell) can preferably be set so that it remains lower than the electrolysis voltage during the resting phase. It can be provided, for example, not to switch off the electrolysis device hard, but rather to switch it back to the smallest possible current.

Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 2 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1 oder 3-7). Further details and aspects are described in connection with the examples set out above or below. In the 2 Examples shown may have one or more optional, additional features that correspond to one or more aspects that are described in connection with the proposed concept or one or more examples above or below (for example in connection with 1 or 3-7 ).

3 zeigt eine schematische Darstellung 30 einer in zwei verschiedenen Betriebsmodi eines elektrochemischen Gasgenerators zur Gaserzeugung jeweils verfügbaren Ladung Q₁ (z.B. gemäß anderen Konzepten) und Q₂ (z.B. gemäß in Verbindung mit 1 und 2 vorgeschlagenen Konzepten). Dabei fließt während einer Elektrolysezeitdauer oder Betriebsphase (z.B. vom Zeitpunkt t_on bis t_off) ein Betriebsstrom I_gen und während einer Ruhephase ein Ruhestrom I_Ruhe durch die elektrochemische Gasgeneratorzelle. 3 shows a schematic representation 30th one in two different operating modes of an electrochemical gas generator for gas generation respectively available charge Q ₁ (eg according to other concepts) and Q ₂ (eg according to in connection with 1 and 2 proposed concepts). In this case, an operating current I _{gen flows} through the electrochemical gas generator cell during an electrolysis period or operating phase (for example from time t _on to t _off ) and a quiescent current I _idle during a rest phase.

Die in 1 und 2 gezeigten Systeme können zum Beispiel zum Prüfen von Gassensoren (z.B. für sogenannte BumpTests) eingesetzt werden. Beim Prüfen von Gassensoren mit Hilfe von elektrochemischen Gaserzeugungszellen kann es vorteilhaft sein, einen Sensortest in möglichst kurzer Zeit durchzuführen, da während der Testzeit der Sensor z.B. nicht für Mess- und Alarmfunktionen zur Verfügung steht. Daher kann es notwendig die Elektrolysezeiten der Gaserzeugungszellen möglichst kurz zu halten. Vorteilhafterweise betragen solche Elektrolysezeiten nur wenige Sekunden.In the 1 and 2 The systems shown can be used, for example, to test gas sensors (e.g. for so-called bump tests). When testing gas sensors with the aid of electrochemical gas generation cells, it can be advantageous to carry out a sensor test in the shortest possible time, since the sensor is not available for measuring and alarm functions, for example, during the test period. It may therefore be necessary to keep the electrolysis times of the gas generation cells as short as possible. Such electrolysis times are advantageously only a few seconds.

Beim Einschalten einer elektrochemischen Zelle (z.B. der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11) fließt über deren Elektroden zunächst beispielsweise ein sogenannter kapazitiver Ladestrom zur Etablierung einer elektrochemischen Doppelschicht vor den Elektroden (z.B. beim Einschalten der Stromquelle 12 zum Zeitpunkt t_on). Darüber hinaus laufen beim Einschalten einer solchen elektrochemischen Zelle auf den beteiligten Elektroden Oberflächenreaktionen wie z.B. Oxidschichtbildung oder Hydratschichtumlagerungen und Benetzungsreaktionen ab, die je nach verwendetem Elektrodenmaterial komplexer chemischer Natur sind und vereinfachend zusammen mit dem zum Aufbau der Doppelschicht fließendem Strom als kapazitiver Strom zusammengefasst werden können.When switching on an electrochemical cell (e.g. the electrochemical gas generator cell 11 ) first of all, for example, a so-called capacitive charging current flows through their electrodes to establish an electrochemical double layer in front of the electrodes (e.g. when the power source is switched on 12 at time t _on ). In addition, when such an electrochemical cell is switched on, surface reactions such as oxide layer formation or hydrate layer rearrangements and wetting reactions take place on the electrodes involved, which, depending on the electrode material used, are of a complex chemical nature and can be summarized as a capacitive current together with the current flowing to build up the double layer.

Der Anteil dieses kapazitiven Stromes am Gesamtstrom, der während einer Elektrolyse fließt, steigt mit abnehmender Elektrolysezeit (z.B. kürzerer Elektrolysezeitdauer) und kann etwa bei Elektrolysezeiten im unteren Sekunden-Bereich von erheblicher Bedeutung sein. Hinzu kommt, dass sich die Benetzung von Elektroden während des Betriebs ändern kann und z.B. aufgrund von Bestromung und/oder angelegtem Potential zunimmt. Eventuell ablaufende Reaktionen auf der Elektrodenoberfläche wie z.B. die Belegung der Elektrodenoberfläche mit Hydroxy-Ionen und/oder das Überziehen der Oberfläche mit einer Solvathülle sind beispielhafte Vorgänge, die abhängig vom Elektrodenpotential ablaufen und sich nach Abschalten einer Elektrode z.B. nur langsam, z.B. innerhalb von mehreren Stunden bis Tagen, wieder einem Gleichgewichtzustand für stromlose Bedingungen annähern können. Somit ergibt sich beispielsweise für jede Gasgeneratorelektrode entsprechend ihrer Vorgeschichte (z.B. Zeitdauer seit der letzten Betriebsphase) ein anderer chemischer Zustand bezüglich der Elektrodenoberfläche, was sich insbesondere im Benetzungsverhalten und damit in der aktiven Oberfläche bemerkbar macht. Daraus resultierend fließt entsprechend der Vorgeschichte ein unterschiedlich hoher Anteil an kapazitivem Ladestrom und es ergibt sich ein von der Elektrodenvorgeschichte abhängiger Restanteil von Strom für die eigentliche Elektrolyse und Bildung von Prüfgas. Dies führt dazu, dass abhängig von Erholzeiten (z.B. Dauer der Ruhephase) zwischen aufeinanderfolgenden Tests und von den Bedingungen während dieser Zeit (insbesondere Temperatur und/oder Feuchte der Umgebungsatmosphäre) in manchen Fällen unterschiedliche Mengen an Prüfgas von einer Gasgeneratorzelle produziert werden.The proportion of this capacitive current in the total current that flows during electrolysis increases with decreasing electrolysis time (e.g. shorter electrolysis time) and can be of considerable importance for electrolysis times in the lower range of seconds. In addition, the wetting of electrodes can change during operation and, for example, increases due to current and / or applied potential. Possible reactions on the electrode surface such as the coating of the electrode surface with hydroxy ions and / or the covering of the surface with a solvation shell are exemplary processes that take place depending on the electrode potential and, for example, only slowly, e.g. within several hours, after an electrode is switched off to days, can approach an equilibrium again for currentless conditions. For example, each gas generator electrode has a different chemical state with regard to the electrode surface depending on its previous history (e.g. duration since the last operating phase), which is particularly noticeable in the wetting behavior and thus in the active surface. As a result, according to the previous history, a differently high proportion of capacitive charging current flows and there is a residual proportion of current for the actual electrolysis and formation of test gas that is dependent on the electrode history. As a result, depending on recovery times (e.g. duration of the rest phase) between successive tests and on the conditions during this time (in particular temperature and / or humidity of the ambient atmosphere), in some cases different amounts of test gas are produced by a gas generator cell.

Diese Vorgänge sind in 3 anhand der dargestellten Diagramme schematisch gezeigt. Dabei zeigt das obere Diagramm 30a den zeitlichen Verlauf des Zellstromes und das untere Diagramm 30b den Verlauf der Zellspannung (z.B. an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 anliegende Spannung Ugen; z.B. Spannung zwischen Gasgenerierungselektrode und Gegenelektrode). Der in den zwei vorangehenden Absätzen beschriebene Verlauf der Zellspannung (z.B. unter Verwendung anderer Konzepte zum Betreiben der Generatorzelle) ist jeweils mittels einer durchgezogenen Linie dargestellt. Ein Zeitpunkt ton und ein Zeitpunkt toff markieren Start und Ende der Anschaltdauer der Elektrolysezelle. Bei einem Zeitpunkt to wird die zur Gaserzeugung erforderliche untere Spannung (z.B. Elektrolysespannung) für den Start der Gasbildungsreaktion erreicht (z.B. bei Konzepten ohne Verwendung einer Vorspannung in der Ruhephase). Die im oberen Diagramm 30a als Q₁ markierte Fläche (feine Schraffierung) zeigt die zur eigentlichen Elektrolyse zur Verfügung gestellte Ladung. I_gen markiert den durch eine externe Stromquelle vorgegebenen Elektrolysestrom. Ein Spannungswert U_ocp gibt an, welche Spannung sich im Gleichgewichtszustand ohne externen Stromfluss zwischen den Elektroden einstellt.These operations are in 3 shown schematically on the basis of the diagrams shown. The diagram above shows 30a the time course of the cell current and the lower diagram 30b the course of the cell voltage (e.g. on the electrochemical gas generator cell 11 applied voltage Ugen; e.g. voltage between gas generation electrode and counter electrode). The course of the cell voltage described in the two preceding paragraphs (eg using other concepts for operating the generator cell) is shown in each case by means of a solid line. A point in time ton and a point in time toff mark the start and end of the activation period of the electrolysis cell. At a point in time to, the lower voltage required for gas generation (eg electrolysis voltage) for the start of the gas formation reaction is reached (eg in concepts without the use of a bias voltage in the resting phase). The one in the diagram above 30a Area marked as Q ₁ (fine hatching) shows the charge made available for the actual electrolysis. I _gen marks the electrolysis current given by an external power source. A voltage _value U _ocp indicates which voltage is established in the equilibrium state without an external current flow between the electrodes.

Für den Test einer ordnungsgemäßen Funktion von Sensoren ist eine mangelhafte Reproduzierbarkeit der Gasentwicklung von elektrochemischen Gasgeneratoren z.B. hinderlich, weil die Signalhöhe als Maß für die Restvitalität des Sensors von besonderer Bedeutung beim Funktionstest sein kann und/oder in direktem Zusammenhang mit der bei der Elektrolyse gebildeten Prüfgasmenge stehen kann. Im Extremfall kann sich die zur Testgasgenerierung zur Verfügung stehende Ladung Q₁ auf null reduzieren und der Test fehlschlagen (z.B. wenn der bereitgestellte Strom I_gen nicht genügt, um die Zellspannung innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer auf den Wert des Elektrolysepotentials zu erhöhen).A poor reproducibility of the gas development of electrochemical gas generators is a hindrance to the test of the correct function of sensors, e.g. because the signal level as a measure of the remaining vitality of the sensor can be of particular importance in the function test and / or in direct connection with the test gas quantity formed during electrolysis can stand. In extreme cases, the charge Q ₁ available for test gas generation can be reduced to zero and the test fail (e.g. if the current I _{gen provided is} not sufficient to increase the cell voltage to the value of the electrolysis potential within the specified time).

Um das Erhöhen der Zellspannung beim Start der Elektrolyse (z.B. Anlegen des Generatorstroms) von einem undefinierten Spannungszustand (z.B. ein zufälliger Wert zwischen U_ele und U_ocp) zu vermeiden, können die hier vorgeschlagenen Konzepte verwendet werden und zwischen Betriebsphasen der Generatorzelle eine elektrische Vorspannung U_pre an die Zelle (z.B. die elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11) angelegt werden.In order to avoid increasing the cell voltage when starting the electrolysis (e.g. applying the generator current) from an undefined voltage state (e.g. a random value between U _ele and U _ocp ), the concepts proposed here can be used and an electrical bias voltage U between operating _{phases of} the generator cell _pre to the cell (e.g. the electrochemical gas generator cell 11 ) can be created.

Um die Elektrode (Gasgenerierungselektrode) in einem möglichst gleichbleibenden, vorkonditioniertem Zustand zu halten, wird vorgeschlagen, diese in den Pausenzeiten zwischen den BumpTests z.B. nicht durch Ausschalten von der Gegenelektrode zu trennen. Es wird ermöglicht, dass die Elektrode stets in einem z.B. gleichbleibenden Zustand bezüglich ihrer Benetzung und ihrer chemischen Oberflächenaktivität gehalten wird, damit gleichbleibend große kapazitive Ladungsströme im Sinne des oben aufgeführten fließen (z.B. durch Beibehalten der Vorspannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 während der Ruhephase). Beispielsweise wird die Elektrode dabei in einem Zustand gehalten, der möglichst nahe an den Bedingungen der späteren Elektrolyse angelehnt ist, um diesen Stromanteil gering zu halten und damit kurze Testzeiten zu ermöglichen (z.B. kann die Vorspannung U_pre nur unwesentlich geringer sein, als die Elektrolysespannung U_ele). Dadurch kann die während der Elektrolysezeitdauer zur Gasgenerierung verfügbare Ladungsmenge (Ladung Q₂ mit grober Schraffierung dargestellt) erhöht werden und/oder nach Bereitstellen des Betriebsstroms I_gen bereits früher als bei anderen Konzepten Gas generiert werden.In order to keep the electrode (gas generation electrode) in a condition that is as constant as possible, it is suggested not to disconnect it from the counter electrode during the pause between the bump tests, for example by switching it off. It is made possible that the electrode is always kept in a constant state with regard to its wetting and chemical surface activity, so that consistently large capacitive charge currents flow in the sense of the above (e.g. by maintaining the bias voltage on the electrochemical gas generator cell 11 during the resting phase). For example, the electrode is kept in a state that is based as closely as possible on the conditions of the later electrolysis in order to keep this current component low and thus enable short test times (for example, the bias voltage U _pre can only be insignificantly lower than the electrolysis voltage U _ele ). As a result, the amount of charge available for gas generation during the electrolysis period (charge Q _{2 shown} with rough hatching) can be increased and / or gas can be generated earlier than with other concepts after the operating current I _{gen has} been provided.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 40a mit einer elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11, einer elektrischen Gleichstromquelle 12a und einer einstellbaren Spannungsquelle 41. Der Mikrocontroller 13, die Gleichstromquelle 12a und/oder die einstellbare Spannungsquelle 41 können eine Steuervorrichtung 40 des Systems 40a zum Steuern der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 ausbilden. 4th shows a schematic representation of a system 40a with an electrochemical gas generator cell 11 , an electrical direct current source 12a and an adjustable voltage source 41 . The microcontroller 13 , the DC power source 12a and / or the adjustable voltage source 41 can be a control device 40 of the system 40a for controlling the electrochemical gas generator cell 11 form.

Zum Betrieb von Gasgeneratoren (z.B. elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11) ist z.B. eine Stromquelle erforderlich (z.B. Gleichstromquelle 12a bzw. Konstantstromquelle 12a), die einen Strom durch die Elektroden des Gasgeneratoren leitet. Um den für die Elektrolyse notwendigen Strom durch die Gasgeneratorelektroden treiben zu können, ist etwa eine Potenzialdifferenz zwischen den Gasgeneratorelektroden notwendig. Die Höhe der Potenzialdifferenz ist z.B. abhängig vom Innenwiderstand und der zu Grunde liegenden chemischen Reaktion während der Elektrolyse im Gasgenerator 11. Die Leistungsaufnahme des Gasgenerators 11 ergibt sich aus dem Produkt von Gasgenerator-Strom I_gen und der Potenzialdifferenz Ugen zwischen den Elektroden des Gasgenerators. Werte für typische Leistungsaufnahmen können in einem Bereich von 0,1 mW (oder von 0,5mW, von 1 mW, von 1,5mW oder von 5mW) bis zu 10mW (oder bis zu 100mW) liegen. Für die Steuerung und Überwachung der Stromquelle 12a des Gasgenerators 11 ist z.B. eine Elektronik notwendig, die vorteilhafterweise den Mikrocontroller 13 umfassen kann. Die Gasgeneratorelektronik, bestehend aus Stromquelle 12a und Mikrocontroller 13 (z.B. Steuervorrichtung zum Betreiben der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11), wird z.B. durch ein Gasmessgerät oder einer separaten Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, mit Energie versorgt.For operating gas generators (e.g. electrochemical gas generator cell 11 ) For example, a power source is required (e.g. direct current source 12a or constant current source 12a) that conducts a current through the electrodes of the inflator. In order to be able to drive the current necessary for the electrolysis through the gas generator electrodes, a potential difference between the gas generator electrodes is necessary. The level of the potential difference depends, for example, on the internal resistance and the underlying chemical reaction during electrolysis in the gas generator 11 . The power consumption of the gas generator 11 results from the product of the gas generator current I _gen and the potential difference Ugen between the electrodes of the gas generator. Values for typical power consumption can range from 0.1 mW (or from 0.5mW, from 1 mW, from 1.5mW or from 5mW) to 10mW (or up to 100mW). For controlling and monitoring the power source 12a of the gas generator 11 For example, electronics are required that advantageously use the microcontroller 13 may include. The gas generator electronics, consisting of a power source 12a and microcontroller 13 (e.g. control device for operating the electrochemical gas generator cell 11 ), is supplied with energy, for example, by a gas measuring device or a separate energy source, for example a battery.

Wenn die Gasgeneratorelektronik über ein Gasmessgerät mit Energie versorgt wird, so kann etwa aufgrund von externen Anforderungen die maximale Leistungsaufnahme der Gasgeneratorelektronik und des Gasgenerators begrenzt sein. Mit dieser Einschränkung können einige Gasgeneratoren lediglich unter erhöhtem technischen, konstruktivem Aufwand betrieben werden. Bei Versorgung der Gasgeneratorelektronik über eine separate Energiequelle ist die maximale Betriebsdauer bzw. die Anzahl von BumpTests von der elektrischen Kapazität der Energiequelle abhängig. Die maximale vorhaltbare elektrische Kapazität z.B. innerhalb eines Messkopfdesigns ist etwa aufgrund von Baugrößenbeschränkungen begrenzt. Somit sind z.B. regelmäßige Ladevorgänge oder ein regelmäßiges Austauschen von Energiespeichern notwendig. Zur Reduzierung bzw. zur Vermeidung von Lade- und Austauschzyklen ist daher ein energiesparender Betrieb des Gasgenerators und der Gasgeneratorelektronik notwendig.If the gas generator electronics are supplied with energy via a gas measuring device, the maximum power consumption of the gas generator electronics and the gas generator can be limited, for example due to external requirements. With this restriction, some gas generators can only be operated with increased technical, constructive effort. If the gas generator electronics are supplied via a separate energy source, the maximum operating time or the number of bump tests depends on the electrical capacity of the energy source. The maximum electrical capacity that can be maintained, e.g. within a measuring head design, is limited, for example, due to size restrictions. Thus, for example, regular charging processes or regular replacement of energy storage devices are necessary. To reduce or avoid charging and replacement cycles, energy-saving operation of the gas generator and the gas generator electronics is therefore necessary.

Es wird vorgeschlagen, mittels der einstellbaren Spannungsquelle 41 eine adaptive Anpassung der Versorgungsspannung U_cc der Gasgeneratorstromquelle 12a z.B. an die durch den Gasgenerator 11 vorgegebene, zur Elektrolyse notwendige Potenzialdifferenz, bereitzustellen. Dadurch kann eine z.B. Verlustleistung des Systems 40a reduziert werden. Beispielsweise in Verbindung mit energieeffizienter Schaltungstechnik kann somit die Notwendigkeit eines Austauschens der Batterie reduziert werden (oder beispielsweise auf ein Austauschen bzw. Laden der Energiequelle weitgehend verzichtet werden).It is proposed to use the adjustable voltage source 41 an adaptive adaptation of the supply voltage U _{cc of} the gas generator power source 12a eg to the one by the gas generator 11 to provide predetermined potential difference necessary for electrolysis. This can lead to a loss of power in the system 40a be reduced. For example, in connection with energy-efficient circuit technology, the need to replace the battery can thus be reduced (or, for example, replacement or charging of the energy source can be largely dispensed with).

Eine beispielhafte Ausführung der Gasgeneratorelektronik mit adaptiver Versorgungsspannung und mit Gasgenerator 11 ist in 4 dargestellt. Der Mikrocontroller 13 misst das Gasgeneratorpotenzial Ugen und den Gasgeneratorstrom Igen über den Spannungsabfall U_IGen am Strommesswiderstand 14. Abhängig von den Messwerten wird durch den Mikrocontroller 13 die Versorgungsspannung U_cc der Gleichstromquelle 12a durch die einstellbare Spannungsquelle 41 angepasst und der Gasgeneratorstrom I_Gen durch Änderung von Sollgrößen (z.B. Sollspannung U_cc-set und Sollstrom I_g-set) verstellt.An exemplary embodiment of the gas generator electronics with adaptive supply voltage and with gas generator 11 is in 4th shown. The microcontroller 13 measures the gas generator potential Ugen and the gas generator current Igen via the voltage drop U _IGen at the current measuring _resistor 14th . Depending on the measured values, the microcontroller 13 the supply voltage U _{cc of} the direct current source 12a through the adjustable voltage source 41 adjusted and the gas generator current I _Gen adjusted by changing _set values (eg set voltage U _cc-set and _set current I _g-set ).

Beispielsweise kann die Sollspannung Ucc-set etwas höher als die Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 gewählt werden. Beispielsweise kann ein wiederholtes (z.B. kontinuierliches oder zeitlich quantisiertes) Messen einer aktuellen elektrischen Spannung während einer Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 dazu genutzt werden, Änderungen der Elektrolysespannung der elektrochemischen Gasgeneratorzelle 11 zu erkennen und/oder die Regelung der Versorgungsspannung Ucc entsprechend adaptiv an die aktuelle Elektrolysespannung anzupassen.For example, the setpoint voltage Ucc-set can be somewhat higher than the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell 11 to get voted. For example, a repeated (for example, continuous or time-quantized) measurement of a current electrical voltage during an operating phase of the electrochemical gas generator cell can be used 11 can be used to change the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell 11 to recognize and / or to adapt the regulation of the supply voltage Ucc accordingly adaptively to the current electrolysis voltage.

Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 4 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1-3 oder 5-7).Further details and aspects are described in connection with the examples set out above or below. In the 4th Examples shown may have one or more optional, additional features that correspond to one or more aspects related to the proposed concept or a or more examples are described above or below (for example in connection with 1-3 or 5-7 ).

5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 50 zum Betreiben einer Generatorzelle. Das Verfahren 50 umfasst ein Anlegen 51 eines elektrischen Stroms an die elektrochemische Gasgeneratorzelle während einer Betriebsphase, um eine Spannung an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle zumindest auf die Elektrolysespannung zu erhöhen. Das Verfahren 50 umfasst ferner ein Reduzieren 52 des elektrischen Stroms auf einen Ruhestrom während einer Ruhephase, um das Generieren von Gas zu stoppen. Dabei ergibt sich aufgrund des Ruhestromes während der Ruhephase an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle eine elektrische Vorspannung, die geringer ist, als die Elektrolysespannung und zumindest 60 % der Elektrolysespannung beträgt. 5 shows a flow diagram of a method 50 for operating a generator cell. The procedure 50 includes creating 51 an electrical current to the electrochemical gas generator cell during an operating phase in order to increase a voltage on the electrochemical gas generator cell to at least the electrolysis voltage. The procedure 50 further comprises reducing 52 of the electric current to a quiescent current during a rest period to stop the generation of gas. Due to the quiescent current during the quiescent phase on the electrochemical gas generator cell, there is an electrical bias voltage that is lower than the electrolysis voltage and is at least 60% of the electrolysis voltage.

Während der Pausezeiten des Generators (z.B. Ruhephase) wird dieser etwa mit Hilfe einer speziellen elektronischen Steuerung (z.B. vorgeschlagene Steuervorrichtung) in einem definierten Bereitschaftszustand gehalten (z.B. Einstellen der elektrischen Vorspannung am Gasgenerator). Dadurch kann z.B. die Reproduzierbarkeit und/oder Geschwindigkeit von BumpTests erhöht werden.During the pause times of the generator (e.g. resting phase), it is kept in a defined standby state with the help of a special electronic control (e.g. proposed control device) (e.g. setting the electrical preload on the gas generator). This can, for example, increase the reproducibility and / or speed of bump tests.

Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 5 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1-4 oder 6-7).Further details and aspects are described in connection with the examples set out above or below. In the 5 Examples shown may have one or more optional, additional features that correspond to one or more aspects that are described in connection with the proposed concept or one or more examples above or below (for example in connection with 1-4 or 6-7 ).

6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 60 zum Betreiben einer Generatorzelle. Das Verfahren 60 umfasst ein Anlegen 61 eines elektrischen Stroms an die elektrochemische Gasgeneratorzelle mittels einer Gleichstromquelle während einer Betriebsphase, um das Gas zu generieren, und ein Einstellen 62 einer Versorgungsspannung der Gleichstromquelle auf einen Wert von höchstens 125 % einer an der elektrochemischen Gasgeneratorzelle anliegenden Spannung. 6th shows a flow diagram of a method 60 for operating a generator cell. The procedure 60 includes creating 61 an electric current to the electrochemical gas generator cell by means of a direct current source during an operating phase in order to generate the gas, and an adjustment 62 a supply voltage of the direct current source to a value of at most 125% of a voltage applied to the electrochemical gas generator cell.

Dadurch kann z.B. während BumpTests (z.B. Betriebsphase der elektrochemischen Gasgeneratorzelle) die Versorgungsspannung des Gasgenerators und der Gasgeneratorelektronik zur Verringerung von Verlustleistung reduziert werden (z.B. adaptive Anpassung der Versorgungsspannung).As a result, e.g. during bump tests (e.g. the operating phase of the electrochemical gas generator cell), the supply voltage of the gas generator and the gas generator electronics can be reduced to reduce power loss (e.g. adaptive adjustment of the supply voltage).

Die Spannungsversorgung der Konstantstromquelle (z.B. Gleichstromquelle) kann z.B. in einem Datensatz im Vorwege auf einen typischen Wert festgelegt sein. Dieses Vorgehen kann zusätzlich Energie sparen, da ein Regeln der Versorgungsspannung reduziert werden kann (z.B. muss nicht erst die maximale Versorgungsspannung der Konstantstromquelle eingestellt werden und darauffolgend die Spannung heruntergeregelt werden).The voltage supply of the constant current source (e.g. direct current source) can e.g. be set to a typical value in advance in a data record. This procedure can also save energy, since regulating the supply voltage can be reduced (e.g. the maximum supply voltage of the constant current source does not have to be set first and then the voltage has to be reduced).

Beispielsweise kann ferner die Potenzialdifferenz an dem Gasgenerator gemessen werden, sodass etwa auf dessen Zustand bzw. der Restlebensdauer geschlossen werden kann. Im Gasgenerator können zusätzliche Elektroden vorhanden sein oder verwendet werden (z.B. eine Mehrzahl an Generatorelektroden; eine Referenzelektrode; und/oder Hilfselektroden für mehrstufige Reaktionen). Die Spannungsanpassung kann mehrfach erfolgen, z.B. zyklisch während der Gaserzeugung.For example, the potential difference can also be measured at the gas generator, so that conclusions can be drawn about its state or the remaining service life. Additional electrodes can be present or used in the gas generator (e.g. a plurality of generator electrodes; a reference electrode; and / or auxiliary electrodes for multi-stage reactions). The voltage can be adjusted several times, e.g. cyclically during gas generation.

Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 6 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1-5 oder 7).Further details and aspects are described in connection with the examples set out above or below. In the 6th Examples shown may have one or more optional, additional features that correspond to one or more aspects that are described in connection with the proposed concept or one or more examples above or below (for example in connection with 1-5 or 7th ).

7 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 70 zum adaptiven Einstellen einer Versorgungsspannung einer Stromquelle zum Betreiben eines elektrochemischen Gasgenerators. 7th Figure 3 shows a flow diagram of an exemplary method 70 for adaptively setting a supply voltage of a power source for operating an electrochemical gas generator.

In 7 ist ein beispielhafter BumpTest-Zyklus dargestellt. Durch einen Trigger wird der BumpTest gestartet (z.B. Start 71 des Verfahrens 70). Der Trigger kann durch ein externes oder internes Ereignis ausgelöst werden (z.B. Auslösen 72). Der Mikrocontroller (z.B. Mikrocontroller 13) wird dadurch aus dem Sleep-Mode (z.B. reduzierter Energieverbrauch und reduzierte Funktionalität) in den Normal-Mode (Normale Betriebsart, z.B. Betriebsphase) umgeschaltet (z.B. Umschalten 73 des Betriebsmodus). Der Mikrocontroller 13 aktiviert die Spannungsversorgung (z.B. CC-Source) (z.B. Aktivieren 74 der Spannungsversorgung) der Konstantstromquelle (z.B. Stromquelle 12a) und stellt z.B. zunächst den maximal möglichen Wert dafür ein. Nachfolgend wird die Konstantstromquelle entsprechend der Vorgabe des Soll Wertes I_G-set eingeschaltet (z.B. Einschalten 75 der Stromquelle) und es fließt ein Strom durch den Gasgenerator. Durch den Stromfluss stellt sich ein charakteristisches Potenzial am Gasgenerator ein, welches vom Mikrocontroller gemessen wird (z.B. Messen 76 der Spannung Ugen).In 7th an exemplary BumpTest cycle is shown. The BumpTest is started by a trigger (e.g. Start 71 of the procedure 70 ). The trigger can be triggered by an external or internal event (e.g. triggering 72 ). The microcontroller (e.g. microcontroller 13 ) is thereby switched from sleep mode (eg reduced energy consumption and reduced functionality) to normal mode (normal operating mode, eg operating phase) (eg switching over 73 of the operating mode). The microcontroller 13 activates the power supply (e.g. CC source) (e.g. activate 74 the voltage supply) of the constant current source (e.g. current source 12a) and first sets the maximum possible value for it, for example. The constant current source is then switched on according to the specification of the setpoint I _G-set (e.g. switch on 75 the power source) and a current flows through the gas generator. The flow of current creates a characteristic potential on the gas generator, which is measured by the microcontroller (e.g. measuring 76 the voltage Ugen).

Zu dem gemessenen Potentialwert kann ein geringer Offset addiert werden, der beispielsweise im Bereich von 5%-25% des gemessen Wertes liegt. Die so berechnete Spannung stellt z.B. den zur Versorgung der Gasgeneratorstromquelle zur Verfügung zu stellenden Wert dar. Der Mikrocontroller 13 kann die Einstellung einer entsprechenden Versorgungsspannung der Gasgeneratorstromquelle (Ucc) bewirken (z.B. Einstellen 77 der Versorgungsspannung). Die Versorgungsspannung kann etwa solange aufrechterhalten werden und/oder nachgeregelt werden, bis die Testdauer (z.B. Elektrolysezeitdauer) abgelaufen ist (z.B. kann diesbezüglich ein Prüfen 78 der bereits durchgeführten Testdauer erfolgen). Nach Ablauf der im Vorwege festgelegten BumpTest Dauer (z.B. CC-Dauer) wird der kann der Mikrocontroller wieder in den Sleep-Mode versetzt werden (z.B. Aktivieren 79 des Sleep-Modus) und ein nächster BumpTest kann z.B. wie oben beschrieben ausgelöst werden.A small offset can be added to the measured potential value, which is, for example, in the range of 5% -25% of the measured value. The voltage calculated in this way represents, for example, the value to be made available to supply the gas generator power source. The microcontroller 13 can effect the setting of a corresponding supply voltage of the gas generator power source (Ucc) (eg setting 77 the supply voltage). The supply voltage can be maintained and / or readjusted until the test duration (e.g. electrolysis time) has expired (e.g. a test can be carried out in this regard 78 the test duration already carried out). After the pre-determined BumpTest duration (e.g. CC duration) has elapsed, the microcontroller can be switched back to sleep mode (e.g. activation 79 sleep mode) and a next bump test can be triggered as described above, for example.

Mehrere oder einzelne Merkmale, die anhand des Verfahrens 70 in Kombination mit 7 dargestellt sind, können beispielsweise auch in zuvor vorgeschlagenen Verfahren eingesetzt werden (z.B. das in Verbindung mit 5 beschriebene Verfahren 50 oder das in Verbindung mit 6 beschriebene Verfahren 60).Multiple or single characteristics based on the procedure 70 in combination with 7th can be used, for example, in previously proposed methods (for example that in conjunction with 5 described procedure 50 or that in connection with 6th described procedure 60 ).

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Aktivierungsprinzip für eine Generatorelektrode eines Gasgenerators. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs beim Betrieb von Gasgeneratoren.One aspect of the invention relates to an activation principle for a generator electrode of a gas generator. Another aspect of the invention relates to a method for optimizing energy consumption when operating gas generators.

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen vorteilhaften Betrieb elektrochemischer Gasgeneratoren. Diese werden z.B. bei einem sogenannten BumpTest zur Überprüfung von Sensoren eingesetzt und erzeugen dabei im Bedarfsfall ein Gas (z.B. Testgas) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren (z.B. Gassensoren).The present disclosure relates to advantageous operation of electrochemical gas generators. These are used, for example, in a so-called bump test to check sensors and, if necessary, generate a gas (e.g. test gas) to check the functionality of the sensors (e.g. gas sensors).

Es werden Schaltungen und Betriebsarten für elektrochemische Gasgeneratoren zur möglichst schnellen und reproduzierbaren Erzeugung von Testgas z.B. im Zusammenhang mit der Funktionsprüfung von Gassensoren vorgeschlagen. Ferner werden Schaltungen und Betriebsarten für einen energieeffizienten Betreib von elektrochemischen Gasgeneratorzellen vorgeschlagen.Circuits and operating modes for electrochemical gas generators are proposed for the fastest and most reproducible generation of test gas, e.g. in connection with the functional test of gas sensors. Furthermore, circuits and operating modes for an energy-efficient operation of electrochemical gas generator cells are proposed.

Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.The aspects and features that are described together with one or more of the previously detailed examples and figures can also be combined with one or more of the other examples in order to replace an identical feature of the other example or to add the feature in the other example to introduce.

Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.Examples can furthermore be or relate to a computer program with a program code for executing one or more of the above methods when the computer program is executed on a computer or processor. Steps, operations or processes of various methods described above can be carried out by programmed computers or processors. Examples can also include program storage devices, e.g. Digital data storage media that are machine, processor, or computer readable and encode machine, processor, or computer executable programs of instructions. The instructions perform or cause some or all of the steps in the procedures described above. The program storage devices may e.g. B. digital storage, magnetic storage media such as magnetic disks and tapes, hard disk drives or optically readable digital data storage media or be. Further examples can also include computers, processors or control units which are programmed to carry out the steps of the method described above, or (field) programmable logic arrays ((F) PLAs = (field) programmable logic arrays) or (field) programmable ones Gate Arrays ((F) PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) that are programmed to perform the steps of the procedures described above.

Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.The description and drawings only represent the principles of the disclosure. Furthermore, all examples listed here are expressly intended to serve only illustrative purposes in order to support the reader in understanding the principles of the disclosure and the concepts contributed by the inventor (s) for the further development of the technology. All statements herein about principles, aspects, and examples of the disclosure as well as specific examples of the same include their equivalents.

Ein als „Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.A function block referred to as a “means for ...” performing a specific function can refer to a circuit that is designed to perform a specific function. Thus, a “means for something” can be implemented as a “means designed for or suitable for something”, e.g. B. a component or a circuit designed for or suitable for the respective task.

Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.Functions of various elements shown in the figures, including each function block referred to as "means", "means for providing a signal", "means for generating a signal", etc. may be in the form of dedicated hardware, e.g. B “a signal provider”, “a signal processing unit”, “a processor”, “a controller” etc. as well as being implemented as hardware capable of executing software in conjunction with the associated software. When provided by a processor, the functions can be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of individual processors, some or all of which can be shared. However, the term "processor" or "controller" is by no means limited to hardware that is exclusively capable of executing software, but can include digital signal processor hardware (DSP hardware; DSP = digital signal processor), network processor, application-specific integrated circuit (ASIC = application Specific Integrated Circuit), Field Programmable Gate Array (FPGA), Read Only Memory (ROM) for storing software, Random Access Memory (RAM), and non-volatile storage device (storage). Other hardware, conventional and / or custom, can also be included.

Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.For example, a block diagram may represent a high level circuit diagram that implements the principles of the disclosure. Similarly, a flowchart, sequence diagram, state transition diagram, pseudocode, and the like may represent various processes, operations, or steps, for example, essentially represented in computer readable medium and so performed by a computer or processor, whether or not such Computer or processor is shown explicitly. Methods disclosed in the description or in the claims can be implemented by a device having means for performing each of the respective steps of these methods.

Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.It is to be understood that the disclosure of multiple steps, processes, operations, or functions disclosed in the specification or claims should not be construed as being in order, unless explicitly or implicitly otherwise, e.g. B. for technical reasons is given. Therefore, the disclosure of several steps or functions does not limit them to a specific order, unless these steps or functions are not interchangeable for technical reasons. Further, in some examples, a single step, function, process, or operation may include and / or be broken down into multiple sub-steps, functions, processes, or operations. Such sub-steps can be included and part of the disclosure of this single step, unless they are explicitly excluded.

Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.Furthermore, the following claims are hereby incorporated into the detailed description, where each claim can stand on its own as a separate example. While each claim may stand on its own as a separate example, it should be noted that although a dependent claim in the claims may refer to a particular combination with one or more other claims, other examples also combine the dependent claim with the subject matter of each other dependent or independent claims. Such combinations are explicitly suggested here unless it is indicated that a particular combination is not intended. Furthermore, it is intended to include features of a claim for any other independent claim, even if that claim is not made directly dependent on the independent claim.

Claims

Control device (10, 20) for controlling an electrochemical gas generator cell (11), wherein the control device (10, 20) is designed to output a first control signal (I _gen ) for an operating phase of the electrochemical gas generator cell (11), which generates an electrical Causes operating voltage on the electrochemical gas generator cell (11), the electrical operating voltage being at least equal to an electrolysis voltage (U _ele ) of the electrochemical gas generator cell (11); and in order to output a second control signal (I _rest , U _pre ) for a rest phase of the electrochemical gas generator cell (11), which signal causes an electrical bias voltage (U _pre ) to be generated on the electrochemical gas generator cell (11), the electrical bias voltage (U _pre ) is less than the electrolysis _voltage (U _ele ).

Control device (10, 20) according to Claim 1 , wherein the control device (10, 20) is designed to set the electrical bias voltage (U _pre ) to at least 60% of the electrolysis voltage (U _ele ).

Control device (10, 20) according to Claim 1 or 2 , wherein the control device (10) is designed to generate the electrical bias voltage (U _pre ) on the electrochemical gas generator cell (11) during at least 50% of the rest phase.

Control device (10, 20) according to one of the preceding claims, wherein the second control signal (I _rest , U _pre ) is constant over time.

Control device (10, 20) according to one of the preceding claims, wherein the second control signal (I _idle , U _pre ) has an alternating component.

Control device (10, 20) according to one of the preceding claims, wherein the electrical bias voltage (U _pre ) is at least 300 mV lower and at most 1.5 V lower than the electrolysis voltage of the electrochemical gas generator cell (11).

Control device (10) according to one of the preceding claims, wherein the first control signal (I _gen ) comprises a first current signal (I _gen ) for the electrochemical gas generator cell (11) and the second control signal (I _idle ) a second current signal (I _idle ) for the comprises electrochemical gas generator cell (11), wherein the second current signal (I _rest ) has a current strength of at most 1% of a current strength of the first current signal (I _gen ).

Control means (10) one, said second control signal comprises (I _rest) a current signal (I _rest) which has according to the preceding claims an average value of at least 10 nA and a maximum of 10 microamps.

Control device (20) according to one of the preceding claims, further comprising: a current source (12) for generating the first control signal (I _gen ) as an operating current (I _gen ) for the electrochemical gas generator cell (11); a voltage source (21) for generating the second control signal (U _pre ) as an electrical bias voltage (U _pre ); and a switch (S) which is designed to switch an electrical connection between the power source (12) and the electrochemical gas generator cell (11) or between the voltage source (21) and the electrochemical gas generator cell (11).

Control device (20) according to Claim 9 , an average output voltage of the voltage source (21) being lower than the electrolysis voltage (U _ele ) and at least 60% of the electrolysis voltage (U _ele ).

Control device (10, 20) according to one of the preceding claims, further comprising a measuring device (13) for measuring an electrical voltage (U _gen ) applied to the electrochemical gas generator cell (11).

Control device (10, 20, 40) according to one of the preceding claims, further comprising: a direct current source (12, 12a) for generating an operating current (I _gen ) for the electrochemical gas generator cell (11); and a voltage supply (41) of the direct current source (12a), wherein the control device (10, 20, 40) is designed, a supply voltage (U _cc ) of the voltage supply (41) to a predetermined value of at most 125% of that of the electrochemical gas generator cell ( 11) to regulate the applied voltage (U _gen ).

System (40a) for operating an electrochemical gas generator cell (11) which is designed to generate a gas when an electrical voltage (U _gen ) greater than an electrolysis voltage (U _ele ) of the electrochemical gas generator cell (11) is applied, comprising the system (40a) : a direct current source (12a) designed to apply an operating current (I _gen ) to the electrochemical gas generator cell (11); a power supply (41) of the direct current source (12a); and a control device (40) for controlling the voltage supply (41) of the direct current source (12a), the control device (40) being designed to provide a supply voltage (U _cc ) provided by the voltage supply (41) during operation of the electrochemical gas generator cell (11) to regulate to a predetermined value of at most 125% of the voltage (U _gen ) applied to the electrochemical gas generator cell (11).

System (40a) according to Claim 13 , further comprising a measuring device (13) for measuring the electrical voltage (U _gen ) applied to the electrochemical gas generator cell (11).

System (40a) according to Claim 14 , the control device (40) being designed to adapt the supply voltage (Ucc) based on a voltage measurement provided by the measuring device (13) during an operating phase of the electrochemical gas generator cell (11).

System (40a) according to one of the Claims 13 to 15th , the control device (40) further comprising a data memory on which the predetermined value of the supply voltage (U _cc ) is and / or can be stored.

System (40a) according to one of the Claims 13 to 16 Wherein the system (40a) is formed, (I _rest) of less than 300 nA, and an operating current to generate a quiescent current (I _gene) of at least 1 mA for applying to the electrochemical gas generator cell (11).

A system for generating a gas, comprising at least one control device (10, 20, 40) according to one of the preceding claims; and an electrochemical gas generator cell (11) comprising a number of x generator electrodes and y counter electrodes, where x and y are natural numbers.

Method (50) for operating an electrochemical gas generator cell (11) which is designed to generate a gas when an electrical voltage (U _gen ) is greater than an electrolysis voltage (U _ele ) of the electrochemical gas generator cell (11), the method (50) comprising: applying (51) an electrical current (I _gen ) to the electrochemical gas generator cell ( 11) during an operating _phase in order to increase a voltage (U _gen ) on the electrochemical gas generator cell (11) to at least the electrolysis voltage (U _ele ); and reducing (52) the electrical current to a quiescent current (I _rest ) during a rest phase in order to stop the generation of gas, with an electrical bias voltage (11) being applied to the electrochemical gas generator cell (11) during the rest phase due to the quiescent current (I _rest ). U _pre ) results, which is less than the electrolysis _voltage (U _ele ) and at least 60% of the electrolysis voltage (U _ele ).

A method (60) for operating an electrochemical gas generator cell (11) which is designed to generate a gas when an electrical voltage (U _gen ) greater than an electrolysis voltage (U _ele ) of the electrochemical gas generator cell (11) is applied, comprising the method (60) : Applying (61) an electrical current (I _gen ) to the electrochemical gas generator cell (11) by means of a direct current source (12a) during an operating phase in order to generate the gas; and setting (62) a supply voltage (Ucc) of the direct current source (12a) to a value of at most 125% of a voltage (U _gen ) applied to the electrochemical gas generator cell (11).