DE102020114281A1 - Ausgleichsmodul für einen Gassensor - Google Patents

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Andreas Nauber
Michael Sick
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Rolf Eckhardt
Tobias Reier
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Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Ausgleichsmodul (100) zum Einstellen von messtechnischen Bedingungen in einem elektrochemischen Gassensor (200). Das Ausgleichsmodul (100) umfasst eine Salzlösung (101), eine Kammer (103) zur Aufnahme der Salzlösung (101), eine hydrophobe Diffusionsmembran (105), die durchlässig für Wasserdampf ist und eine mechanische Schnittstelle (107) zur Verbindung mit dem Gassensor (200). Die mechanische Schnittstelle (107) ist dazu konfiguriert, die Kammer (103) derart mit dem Gassensor (200) zu verbinden, dass die Diffusionsmembran (105) einen Austausch von Wasserdampf zwischen einer elektrochemischen Zelle (201) des Gassensors (200) und der Salzlösung (101) ermöglicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ausgleichsmodul für einen Gassensor, einen Gassensor und ein Verfahren zum Messen von Eigenschaften eines Gases.
  • STAND DER TECHNIK
  • Zum Messen von Eigenschaften von Gasen, wie bspw. einer Konzentration von Alkohol in einem Atemgas, werden elektrochemische Systeme verwendet, die in einer Zelle in einem Gehäuse eines Gassensors angeordnet sind. Beim Einströmen einer Probe in eine Zelle können sich messtechnische Bedingungen, wie bspw. eine Luftfeuchtigkeit, in der Zelle ändern. Wechselnde messtechnische Bedingungen in einer Zelle können wiederum zu einer erhöhten Messvarianz beim Messen von Eigenschaften einer Probe führen.
  • Die WO 2006/120409 A2 beschreibt ein Elektrolytreservoir, das zusätzlich zu einem Elektrolyten eines elektrochemischen Sensors vorgesehen ist, um Umgebungseinflüsse zu kompensieren.
  • Die US 2006/0196770 A1 beschreibt ein Wasserreservoir zur Befeuchtung einer Festelektrolytmembran eines elektrochemischen Sensors.
  • Die US 2015/0027884 A1 beschreibt einen Gassensor mit einem Speicher zur Aufnahme eines einen Hauptelektrolyten ergänzenden Elektrolyten.
  • Die EP 0 762 117 A2 beschreibt eine protonendurchlässige Membran zur Abschirmung einer Messelektrode eines elektrochemischen Sensors gegenüber einer Umgebung. Dazu wird die Membran mittels eines Wasserreservoirs befeuchtet.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend von dem voranstehend beschriebenen Stand der Technik hat der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Möglichkeit zum Messen von Eigenschaften eines Gases bereitzustellen, die diese Nachteile zumindest teilweise nicht aufweist. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Messen von Eigenschaften eines Gases mit einer unabhängig von Umgebungsbedingungen konstanten bzw. vergleichbaren Messvarianz bereitzustellen.
  • Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Ausgleichsmodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gassensor oder dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Es wird gemäß einem ersten Aspekt zur Lösung der Aufgabe ein Ausgleichsmodul zum Einstellen von messtechnischen Bedingungen, insbesondere einer relativen Luftfeuchtigkeit, in einem elektrochemischen Gassensor vorgestellt. Das Ausgleichsmodul umfasst eine Salzlösung, eine Kammer zur Aufnahme der Salzlösung, eine hydrophobe Diffusionsmembran, die durchlässig für Wasserdampf ist und eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung mit dem Gassensor. Die mechanische Schnittstelle ist dazu konfiguriert, die Kammer derart mit dem Gassensor zu verbinden, dass die Diffusionsmembran einen Austausch von Wasserdampf zwischen einer elektrochemischen Zelle des Gassensors und der Salzlösung ermöglicht.
  • Das erfindungsgemäße Ausgleichsmodul dient insbesondere zur Erweiterung eines Gassensors. Dies bedeutet, dass das Ausgleichsmodul mit einem Gassensor kombinierbar ist, um physikalische Eigenschaften in einer elektrochemischen Zelle des Gassensors zu kontrollieren bzw. einen Einfluss von Umgebungsbedingungen, wie bspw. einer relativen Luftfeuchtigkeit, auf die elektrochemische Zelle und, dadurch bedingt, auf eine Messung durch ein elektrochemisches System des Gassensors zu minimieren bzw. zu kompensieren.
  • Zum Kombinieren des Ausgleichsmoduls mit einem Gassensor umfasst das Ausgleichsmodul eine mechanische Schnittstelle, die bspw. in Form eines Gewindes, eines Spannmechanismus, oder einer passgenauen geometrischen Aufnahme, die zur Wechselwirkung mit einer an dem Gassensor vorgesehenen Gegenaufnahme konfiguriert ist, ausgestaltet sein kann. Entsprechend wird das Ausgleichsmodul durch die mechanische Schnittstelle an einer vorgegebenen Position relativ und ggf. reversibel zu dem Gassensor fixiert. Bspw. kann das Ausgleichsmodul als schraubbare Kappe ausgestaltet sein, die auf eine elektrochemische Zelle eines Gassensors dicht aufgeschraubt bzw. von dieser abgeschraubt werden kann.
  • Um eine Wechselwirkung des Ausgleichsmoduls mit einem jeweiligen Gassensor zu ermöglichen und entsprechend jeweilige Umgebungsbedingungen zu kompensieren, ist die mechanische Schnittstelle des Ausgleichsmoduls dazu konfiguriert, die erfindungsgemäß vorgesehene Kammer derart mit dem Gassensor zu verbinden, dass die Diffusionsmembran des Ausgleichsmoduls, die bspw. die Kammer zur Aufnahme der erfindungsgemäß vorgesehenen Salzlösung an mindestens einer Seite umgibt, einen Austausch von Wasserdampf zwischen der elektrochemischen Zelle des Gassensors und der Salzlösung ermöglicht. Dazu kann die Schnittstelle bspw. derart ausgestaltet sein, dass die Diffusionsmembran sich an einer vorgegebenen Position relativ zu der elektrochemischen Zelle des Gassensors befindet, wenn das Ausgleichsmodul an dem Gassensor angeordnet wird.
  • Um einen fortlaufenden Einfluss einer aktuellen Umgebung auf die erfindungsgemäß vorgesehene Salzlösung zu verhindern, kann die mechanische Schnittstelle dazu konfiguriert sein, die Kammer zur Aufnahme der Salzlösung gegenüber einer Umgebung abzuschirmen. Dazu kann die mechanische Schnittstelle die Kammer mit einem fluiddichten Material, mit Ausnahme einer Aufnahme für die Diffusionsmembran, umgeben.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Diffusionsmembran eine elektrochemische Zelle eines jeweiligen Gassensors von der Kammer zur Aufnahme der Salzlösung trennt. Dabei kann die Diffusionsmembran in direktem Kontakt zu der Salzlösung stehen oder von der Salzlösung räumlich beabstandet sein. Entsprechend kann die Diffusionsmembran in direktem Kontakt zu einem Elektrolyten der elektrochemischen Zelle stehen oder von dem Elektrolyten räumlich beabstandet angeordnet werden.
  • Zum Kompensieren von Umgebungsbedingungen, wie bspw. einer relativen Luftfeuchtigkeit, umfasst das Ausgleichsmodul eine Salzlösung, insbesondere eine gesättigte Salzlösung. Die Salzlösung kann in Abhängigkeit aktueller Umgebungsbedingungen Wasser speichern oder abgeben. Entsprechend kompensiert die Salzlösung Schwankungen jeweiliger Umgebungsbedingungen, wie bspw. der Luftfeuchtigkeit.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehene Salzlösung kann aus einer Mischung aus Wasser und einem Salz, insbesondere Natriumchlorid, bestehen. Die Salzlösung kann in flüssiger Form, in fester Form oder einer Mischform in dem Ausgleichsmodul vorliegen. Insbesondere kann die Salzlösung ihren Aggregatszustand über die Zeit ändern. Insbesondere kann die Salzlösung mittels eines Trägermaterials, wie bspw. einem Zeolithen oder weiteren porösen Silikatstrukturen, gebunden sein.
  • Durch eine Kombination des erfindungsgemäßen Ausgleichsmoduls mit einem Gassensor bewirkt eine Erhöhung einer relativen Luftfeuchtigkeit in einer Umgebung beim Einbringen einer Probe in eine elektrochemische Zelle des Gassensors, dass sich eine Konzentration an Wasserdampf in der elektrochemischen Zelle gegenüber einer Konzentration an Wasserdampf in der Kammer zur Aufnahme der Salzlösung erhöht, sodass Wasserdampf durch die Diffusionsmembran aus der elektrochemischen Zelle in die Zelle zur Aufnahme der Salzlösung strömt und dort von der Salzlösung aufgrund ihrer hygroskopischen Eigenschaften gebunden wird. Umgekehrt kann in der Salzlösung gespeichertes Wasser durch die Diffusionsmembran in die elektrochemische Zelle abgegeben werden, wenn sich eine Konzentration von Wasserdampf in der elektrochemischen Zelle gegenüber einer Konzentration von Wasserdampf in der Zelle zur Aufnahme der Salzlösung verringert. Entsprechend wirkt die Salzlösung vorzugsweise als Pufferspeicher für Wasser aus der Umgebungsluft.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Kammer einen reversibel zu öffnenden Mechanismus zum Einbringen der Salzlösung umfasst.
  • Mittels eines reversibel zu öffnenden Mechanismus kann eine jeweilige Salzlösung des Ausgleichsmoduls schnell und einfach ausgetauscht werden. Entsprechend kann, wenn eine Pufferkapazität einer Salzlösung erschöpft ist, die Salzlösung ausgetauscht und ein entsprechender Gassensor dauerhaft auch in extremen Umgebungsbedingungen betrieben werden.
  • Ein reversibel zu öffnender Mechanismus kann bspw. eine als bewegliche Schublade ausgestaltete Kammer zur Aufnahme der Salzlösung oder eine Klappe, die Zugang zu der Kammer bietet, sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Kammer ein durchsichtiges Element zum Einsehen in die Kammer aus einer Umgebung des Ausgleichsmoduls umfasst.
  • Mittels eines durchsichtigen Elements, wie bspw. einem Fenster aus transparentem Kunststoff, kann ein Zustand der erfindungsgemäß vorgesehenen Salzlösung schnell und einfach aus einer Umgebung erfasst werden, ohne dass die Kammer zur Aufnahme der Salzlösung geöffnet werden und entsprechend durch Umgebungsbedingungen kontaminiert werden muss. Entsprechend kann ein zu früher oder zu später Tausch der Salzlösung vermieden werden.
  • Zum Anzeigen einer Notwendigkeit für einen Tausch der Salzlösung kann die Salzlösung einen Marker umfassen, der sich bspw. dann verfärbt, wenn eine Feuchtigkeit der Salzlösung über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Anhand einer Farbe des Markers kann ein Nutzer durch das durchsichtige Element erkennen, ob ein Tausch der Salzlösung nötig ist.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Salzlösung in einer austauschbaren Tablette gespeichert ist.
  • Eine Tablette zum Speichern der erfindungsgemäß vorgesehenen Salzlösung ermöglicht einen einfachen und schnellen Austausch der Salzlösung. Dazu kann die Salzlösung in Tablettenform gepresst sein oder in ein Trägermedium, wie bspw. einen Zeolithen oder jede weitere poröse Silikatstruktur in Form einer Tablette eingebracht werden. Ein solches Trägermedium kann bspw. wiederverwendbar ausgestaltet sein.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Ausgleichsmodul mindestens eine reversibel verschließbare, mechanische Barriere zum Schutz eines Gassensors gegen eine dauerhafte Durchströmung mit Umgebungsmedium umfasst.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Ausgleichsmodul mehrere reversibel verschließbare mechanische Barrieren umfassen. Die reversibel verschließbaren mechanischen Barrieren können bspw. dazu konfiguriert sein, sich bei einem Anströmen mit einem Fluidstrom zu öffnen, der stärker ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Dabei kann der Schwellenwert derart gewählt sein, dass lediglich ein geblasener Strom an Atemluft oder ein durch ein Entnahmesystem, wie bspw. eine Pumpe oder einen beweglichen Mechanismus geförderter Strom, einer aus einer Atemluft entnommenen Probe die mechanischen Barrieren öffnen kann und, dadurch bedingt, ein Öffnen durch bspw. Windströmungen vermieden wird.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung einen Gassensor mit einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausgleichsmoduls.
  • Der vorgestellte Gassensor basiert auf einer elektrochemischen Zelle, die in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Ausgleichsmodul eine Kontrolle von Reaktionsbedingungen in der elektrochemischen Zelle ermöglicht.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gassensor ein Alkoholsensor ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Gassensor mindestens eine reversibel verschließbare mechanische Barriere zum Schutz eines Gaskanals eines Gassensors gegen eine dauerhafte Durchströmung mit Umgebungsmedium umfasst.
  • In einem dritten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Verfahren zum Messen von Eigenschaften eines Gases mittels einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Gassensors.
  • Das vorgestellte Verfahren kann bspw. einen Bereitstellungsschritt zum Bereitstellen des erfindungsgemäßen Ausgleichsmoduls in einem Gassensor umfassen, sodass der erfindungsgemäße Gassensor gebildet wird.
  • Weiterhin kann das vorgestellte Verfahren einen Messschritt zum Messen von Eigenschaften, wie bspw. einer Alkoholkonzentration in einem Atemgas, umfassen. Dabei werden Reaktionsbedingungen, insbesondere eine Luftfeuchtigkeit in einer elektrochemischen Zelle des Gassensors durch die Salzlösung in dem Ausgleichsmodul konstant gehalten, wodurch sich eine Varianz des Gassensors minimiert bzw. eine Messgenauigkeit, insbesondere eine Sensitivität des Gassensors maximiert.
  • In einem vierten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung eine Verwendung einer Salzlösung zum Einstellen einer relativen Luftfeuchtigkeit in einer elektrochemischen Zelle eines Gassensors. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Gassensor ein Alkoholsensor zum Erfassen von Ethanol in einem Atemgas einer Testperson ist.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich, als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausgleichsmoduls.
    • 2 eine mögliche Darstellung des erfindungsgemäßen Gassensors.
    • 3 eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausgleichsmodul 100 dargestellt. Das Ausgleichsmodul 100 umfasst eine Salzlösung 101 in Form einer Tablette, eine Kammer 103 zur Aufnahme der Salzlösung 101, eine hydrophobe Diffusionsmembran 105, die durchlässig für Wasserdampf ist und eine mechanische Schnittstelle 107 zur Verbindung mit einem Gassensor, wie bspw. dem in 2 dargestellten Gassensor 200.
  • Vorliegend ist die mechanische Schnittstelle 107 ein Gewinde, das mit einem Gegengewinde an einem Gassensor zusammenwirken kann, um das Ausgleichsmodul 100 an einer vorgegebenen Position relativ zu dem Gassensor anzuordnen.
  • Zum Einbringen bzw. Austauschen der Salzlösung 101 umfasst das Ausgleichsmodul 100 einen optionalen Mechanismus 109 in Form eines Schraubgewindes, durch den eine die Diffusionsmembran 105 haltende Aufnahme 111 zusammen mit der Diffusionsmembran 105 von der Kammer 103 reversibel getrennt werden kann. Sobald die Aufnahme 111 entfernt wurde, kann die Salzlösung 101 schnell und einfach aus der Kammer 103 entnommen und ggf. ersetzt werden.
  • In 2 ist ein Gassensor 200 dargestellt, an dem das Ausgleichsmodul 100 gemäß 1 angeordnet ist. Der Gassensor 200 umfasst eine elektrochemische Zelle 201, in der eine Probe mittels eines elektrochemischen Systems 203 gemessen wird. Die elektrochemische Zelle 201 wird durch einen in ein Gehäuse 205 das Gassensors 200 integrierten Gaskanal 207 mit einer Probe angeströmt.
  • Über die Diffusionsmembran 105 kann Wasserdampf zwischen der elektrochemischen Zelle 201 und der Kammer 103 ausgetauscht werden, sodass bspw. durch die Probe in die elektrochemische Zelle 201 eingebrachter Wasserdampf aufgrund eines Konzentrationsgefälles durch die Diffusionsmembran 105 in die Kammer 103 strömt und dort in der Salzlösung 101 gespeichert wird. Entsprechend wirkt die Salzlösung 101 regulatorisch auf eine Luftfeuchtigkeit in der elektrochemischen Zelle 201 des Gassensors 200, sodass in der elektrochemischen Zelle 201 unabhängig von einer durch eine jeweilige Probe eingebrachten Luftfeuchtigkeit, konstante bzw. vergleichbare messtechnische Eigenschaften vorliegen und das System 203 eine minimale Messvarianz und eine entsprechend hohe Sensitivität zeigt.
  • Vorliegend ist die elektrochemische Zelle 201 des Gassensors 200 durch eine optionale mechanische Barriere 209 in Form von bspw. beweglichen Klappen gegen ein dauerhaftes Einströmen von Umgebungsmedium geschützt, sodass eine dauerhafte Beaufschlagung der Salzlösung 101 mit Wasserdampf aus einer Umgebung vermieden wird. Die mechanische Barriere 209 kann Teil des Gassensors 200 sein.
  • Alternativ kann die mechanische Barriere 209 als Teil des Ausgleichsmoduls 100 ausgestaltet sein, sodass die mechanische Barriere 209 sich bspw. über einen Einlass eines Gaskanals des Gassensors 200 stülpt bzw. legt, wenn das Ausgleichsmodul 100 an dem Gassensor 200 angeordnet wird.
  • In 3 ist eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens 300 dargestellt.
  • Das Verfahren 300 umfasst einen Bereitstellungsschritt 301 zum Bereitstellen des erfindungsgemäßen Ausgleichsmoduls an einem Gassensor, sodass der erfindungsgemäße Gassensor gebildet wird.
  • Weiterhin umfasst das Verfahren 300 einen Messschritt 303 zum Messen von Eigenschaften, wie bspw. einer Alkoholkonzentration in einer Probe, wie bspw. einem Atemgas. Dabei werden Reaktionsbedingungen, insbesondere eine Luftfeuchtigkeit in einer elektrochemischen Zelle des Gassensors durch die Salzlösung in dem Ausgleichsmodul konstant gehalten, wodurch sich eine Varianz des Gassensors minimiert bzw. eine Messgenauigkeit, insbesondere eine Sensitivität des Gassensors maximiert.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Ausgleichsmodul
    101
    Salzlösung
    103
    Kammer
    105
    Diffusionsmembran
    107
    mechanische Schnittstelle
    109
    Mechanismus
    200
    Gassensor
    201
    elektrochemische Zelle
    203
    elektrochemisches System
    205
    Gehäuse
    207
    Gaskanal
    209
    mechanische Barriere
    300
    Verfahren
    301
    Bereitstellungsschritt
    303
    Messschritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2006/120409 A2 [0003]
    • US 2006/0196770 A1 [0004]
    • US 2015/0027884 A1 [0005]
    • EP 0762117 A2 [0006]

Claims (11)

  1. Ausgleichsmodul (100) zum Einstellen von messtechnischen Bedingungen in einem elektrochemischen Gassensor (200), wobei das Ausgleichsmodul (100) umfasst: - eine Salzlösung (101), - eine Kammer (103) zur Aufnahme der Salzlösung (101), - eine hydrophobe Diffusionsmembran (105), die durchlässig für Wasserdampf ist, - eine mechanische Schnittstelle (107) zur Verbindung mit dem Gassensor (200), wobei die mechanische Schnittstelle (107) dazu konfiguriert ist, die Kammer (103) derart mit dem Gassensor (200) zu verbinden, dass die Diffusionsmembran (105) einen Austausch von Wasserdampf zwischen einer elektrochemischen Zelle (201) des Gassensors (200) und der Salzlösung (101) ermöglicht.
  2. Ausgleichsmodul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (103) einen reversibel zu öffnenden Mechanismus zum Einbringen der Salzlösung (101) umfasst.
  3. Ausgleichsmodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (103) ein durchsichtiges Element zum Einsehen in die Kammer (103) aus einer Umgebung des Ausgleichsmoduls (100) umfasst.
  4. Ausgleichsmodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schnittstelle (107) dazu konfiguriert ist, die Diffusionsmembran (105) beabstandet von einem in der elektrochemischen Zelle (201) des Gassensors (200) angeordneten Elektrolyten anzuordnen.
  5. Ausgleichsmodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzlösung (101) in einer austauschbaren Tablette gespeichert ist.
  6. Ausgleichsmodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmodul (100) eine reversibel verschließbare mechanische Barriere (209) zum Schutz eines Gaskanals des Gassensors (200) gegen eine dauerhafte Durchströmung mit Umgebungsmedium umfasst.
  7. Gassensor (200) mit einem Ausgleichsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Gassensor (200) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (200) ein Alkoholsensor ist.
  9. Verfahren (300) zum Messen von Eigenschaften eines Gases mittels eines Gassensors (200) nach Anspruch 7 oder 8.
  10. Verwendung einer Salzlösung (101) zum Einstellen einer relativen Luftfeuchtigkeit in einer elektrochemischen Zelle (201) eines Gassensors (200).
  11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (200) ein Alkoholsensor ist.
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Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762117A2 (de) 1995-09-01 1997-03-12 Atwood Industries Inc. Fühler für Kohlenstoffmonoxyd und toxische Gase mit Feuchtigkeitskompensation mit Hilfe von protonenleitenden Membranen und dessen Herstellungsverfahren
US20060196770A1 (en) 2005-03-04 2006-09-07 Figaro Engineering Inc. Liquid electrochemical gas sensor
WO2006120409A2 (en) 2005-05-11 2006-11-16 Dart Sensors Limited Electrochemical sensors
DE102008044240A1 (de) 2008-12-01 2010-06-17 Msa Auer Gmbh Elektrochemischer Gassensor mit einer ionischen Flüssigkeit als Elektrolyt, welche mindestens ein Mono-, Di- oder Trialky-lammonium-Kation enthält
WO2013135795A1 (en) 2012-03-16 2013-09-19 Solvicore Gmbh & Co. Kg Electrochemical gas sensor comprising an anion-exchange membrane
US20150027884A1 (en) 2013-07-26 2015-01-29 Alcotek, Inc. Method of Compressing Fuel Cell Electrodes, Resultant Fuel Cell, and a Housing for the Fuel Cell Which Utilizes Electrolyte Reservoirs
DE102013014994A1 (de) 2013-09-09 2015-03-12 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor, flüssiger Elektrolyt und Verwendung eines flüssigen Elektrolyten in einem elektrochemischen Gassensor
DE102013014995A1 (de) 2013-09-09 2015-03-26 Dräger Safety AG & Co. KGaA Flüssiger Elektrolyt für einen elektrochemischen Gassensor
DE102015210622A9 (de) 2014-06-11 2016-03-03 Figaro Engineering Inc Nachweisvorrichtung, -verfahren und -programm für biologisches Gas
CN205426842U (zh) 2015-12-23 2016-08-03 深圳市普晟传感技术有限公司 氢气传感器
DE102015002008A1 (de) 2015-02-20 2016-08-25 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor und Elektrolyt für einen elektrochemischen Gassensor
CN106383155A (zh) 2016-12-01 2017-02-08 深圳市深安旭传感技术有限公司 具有气体扩散通道的新能源车用氢气传感器
CN106502286A (zh) 2016-12-01 2017-03-15 深圳市深安旭传感技术有限公司 一种带湿度调控单元的氢气传感器
CN106596684A (zh) 2016-12-01 2017-04-26 深圳市深安旭传感技术有限公司 一种氢气传感器
CN106770582A (zh) 2016-12-01 2017-05-31 深圳市深安旭传感技术有限公司 新能源车用氢气传感器
CN206270286U (zh) 2016-12-01 2017-06-20 深圳市深安旭传感技术有限公司 高稳定性的氢气传感器
CN109632902A (zh) 2019-01-18 2019-04-16 武汉万联高科传感技术有限公司 一种新型电化学氨气传感器

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762117A2 (de) 1995-09-01 1997-03-12 Atwood Industries Inc. Fühler für Kohlenstoffmonoxyd und toxische Gase mit Feuchtigkeitskompensation mit Hilfe von protonenleitenden Membranen und dessen Herstellungsverfahren
US20060196770A1 (en) 2005-03-04 2006-09-07 Figaro Engineering Inc. Liquid electrochemical gas sensor
WO2006120409A2 (en) 2005-05-11 2006-11-16 Dart Sensors Limited Electrochemical sensors
DE102008044240A1 (de) 2008-12-01 2010-06-17 Msa Auer Gmbh Elektrochemischer Gassensor mit einer ionischen Flüssigkeit als Elektrolyt, welche mindestens ein Mono-, Di- oder Trialky-lammonium-Kation enthält
WO2013135795A1 (en) 2012-03-16 2013-09-19 Solvicore Gmbh & Co. Kg Electrochemical gas sensor comprising an anion-exchange membrane
US20150027884A1 (en) 2013-07-26 2015-01-29 Alcotek, Inc. Method of Compressing Fuel Cell Electrodes, Resultant Fuel Cell, and a Housing for the Fuel Cell Which Utilizes Electrolyte Reservoirs
DE102013014994A1 (de) 2013-09-09 2015-03-12 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor, flüssiger Elektrolyt und Verwendung eines flüssigen Elektrolyten in einem elektrochemischen Gassensor
DE102013014995A1 (de) 2013-09-09 2015-03-26 Dräger Safety AG & Co. KGaA Flüssiger Elektrolyt für einen elektrochemischen Gassensor
DE102015210622A9 (de) 2014-06-11 2016-03-03 Figaro Engineering Inc Nachweisvorrichtung, -verfahren und -programm für biologisches Gas
DE102015002008A1 (de) 2015-02-20 2016-08-25 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor und Elektrolyt für einen elektrochemischen Gassensor
CN205426842U (zh) 2015-12-23 2016-08-03 深圳市普晟传感技术有限公司 氢气传感器
CN106383155A (zh) 2016-12-01 2017-02-08 深圳市深安旭传感技术有限公司 具有气体扩散通道的新能源车用氢气传感器
CN106502286A (zh) 2016-12-01 2017-03-15 深圳市深安旭传感技术有限公司 一种带湿度调控单元的氢气传感器
CN106596684A (zh) 2016-12-01 2017-04-26 深圳市深安旭传感技术有限公司 一种氢气传感器
CN106770582A (zh) 2016-12-01 2017-05-31 深圳市深安旭传感技术有限公司 新能源车用氢气传感器
CN206270286U (zh) 2016-12-01 2017-06-20 深圳市深安旭传感技术有限公司 高稳定性的氢气传感器
CN109632902A (zh) 2019-01-18 2019-04-16 武汉万联高科传感技术有限公司 一种新型电化学氨气传感器

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