DE10215909C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Wasserstoffkonzentration - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der WasserstoffkonzentrationInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Wasserstoffkonzentration in einem Gas mit mindestens einer Anordnung, die einen elektrochemischen Gassensor und einen Bipotentiostaten umfasst, beispielsweise zur Verwendung bei Verbrennungsmotoren mit Wasserstoff, bei Brennstoffzellen und in der Petrochemie. DOLLAR A Der verwendete elektrochemische Gassensor weist zwei Arbeitselektroden (3) und (4) auf, mit denen in Abhängigkeit von der Spannungsbeaufschlagung durch einen Bipotentiostaten (5-18) in verschiedenen Schritten jeweils die Wasserstoff- und die Sauerstoffkonzentration in dem Gas ermittelt wird. In einem weiteren optionalen Schritt wird an einer Arbeitselektrode (4) eine Spannung im Bereich von -1100 bis -800 Millivolt angelegt, so dass Wasserstoff an der Arbeitselektrode (4) gebildet wird und somit die funktionsfähige Oberfläche der Arbeitselektrode (4) sowie die Empfindlichkeit der Arbeitselektrode (3) gegenüber Wasserstoff überprüft werden kann. DOLLAR A Eine zyklische Wiederholung der Verfahrensschritte, vorzugsweise zeitlich versetzt mit zwei Anordnungen, ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Wasserstoff- und Sauerstoffkonzentration bei regelmäßiger Überprüfung der Arbeitselektroden (3, 4) auf ihre Funktionsbereitschaft.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der
Wasserstoffkonzentration in einem Gasgemisch.
In der DE 197 26 453 C2 wird ein elektrochemischer Sauerstoffsensor mit zwei als
Messelektrode und Schutzelektrode bezeichneten Arbeitselektroden, einer als
Hilfselektrode bezeichneten Gegenelektrode sowie einer Bezugselektrode
beschrieben. Messelektrode, Schutzelektrode und Hilfselektrode sind planparallel
zueinander angeordnet mit dazwischen eingebrachten Vliesen, die mit einem
Elektrolyten getränkt sind und als Separatoren wirken. Durch diese Art der
Anordnung wird die Schüttelempfindlichkeit des Sensors erheblich reduziert. Der
Elektrolyt mit den darin befindlichen Elektroden ist über eine Diffusionsmembran
aus Polytetrafluorethylen von dem zu messenden Gas abgeschirmt. Alle verwen
deten Elektroden sind aus dem gleichen Material gefertigt, beispielsweise aus
Gold, Platin oder deren Legierungen.
Aus der DE 200 22 508 U1 ist ein elektrochemischer Gassensor mit einer
Diffusionsmembran aus einem Bis-2,2-trifluoromethyl-4,5-difluoro
-1,3-dioxol enthaltenden Polymer, insbesondere aus einem Copolymer aus den
Monomeren Bis-2,2-trifluoromethyl-4,5-difluoro-1,3-dioxol und
Tetrafluorethylen (Handelsname "Teflon® AF") bekannt. Mit solchen
Diffusionsmembranen ist bei der Messung eine verkürzte Ansprechzeit und eine
verbesserte Empfindlichkeit gegenüber Gasen wie Sauerstoff und Wasserstoff zu
verzeichnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
anzugeben, welche die Überwachung der Wasserstoffkonzentration in einem
Gasgemisch ermöglichen bei gleichzeitiger Überprüfung der Funktionsbereitschaft
der Anordnung. Zusätzlich ist die Überwachung der Sauerstoffkonzentration
möglich.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Schritten nach
Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 10
gelöst.
Das Verfahren zur Überwachung der Wasserstoffkonzentration in einem
Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch verwendet mindestens eine einen
elektrochemischen Gassensor umfassende erste Anordnung. Der verwendete
elektrochemische Gassensor weist zwei Arbeitselektroden, davon eine erste
gasseitige Arbeitselektrode und eine zweite elektrolytseitige Arbeitselektrode,
sowie eine Bezugselektrode und eine Gegenelektrode auf. Die Arbeitselektroden
arbeiten zeitweise als Anoden und als Kathoden in Abhängigkeit davon, wie sie
über einen Bipotentiostaten mit Spannung beaufschlagt werden. Der
Bipotentiostat wird von einem Mikrocontroller angesteuert und weist als weitere
Komponenten drei Operationsverstärker auf, die jeweils einer der beiden
Arbeitselektroden und der Bezugselektrode vorgeschaltet sind. Den beiden zu den
Arbeitselektroden gehörenden Operationsverstärkern sind jeweils
Messwiderstände parallelgeschaltet.
Mit dem Verfahren lassen sich durch die geeignete Ansteuerung der Anordnung
durch den Mikrocontroller im Wechsel die Wasserstoff- und die Sauerstoffkon
zentration in einem Gasgemisch bestimmen, sowie die Funktionsbereit
schaft der Anordnung überwachen.
Das ist beispielsweise von Vorteil zur Messung von Wasserstoff in Ver
brennungsmotoren, Brennstoffzellen oder in der chemischen Industrie,
beispielsweise in der Petrochemie. Da Wasserstoff bereits bei geringen
Konzentrationen in Luft explodieren kann (untere Explosionsgrenze: 4%), muss
die Wasserstoffkonzentration zumindest in geschlossenen Räumen fortlaufend
und zuverlässig überwacht werden. Darüber hinaus erlaubt das
erfindungsgemäße Verfahren durch die Überwachung der Sauerstoffkonzentration
eine Beurteilung der Luftgüte, zum Beispiel für den Personenschutz oder im
Innenraum eines mit Wasserstoff angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Das zu messende Gas wird dem elektrochemischen Gassensor beispielsweise
über eine Diffusionsmembran zugeführt. Als Material für die Diffusionsmembran
eignen sich Polytetrafluorethylen (Teflon®) und Perfluoralkoxy (PFA), jeweils in
einer Schichtdicke zwischen 3 und 15 Mikrometer, sowie Teflon® AF (siehe oben)
in einer Schichtdicke zwischen 15 und 35 Mikrometer. Alternativ zu einer
Diffusionsmembran ist die Zuführung des zu messenden Gases in den
elektrochemischen Gassensor über Kapillaren möglich, die einen Durchmesser
von etwa 10 bis 50 Mikrometer und eine Länge von 100 bis 500 Mikrometer
haben. Für die Elektroden selbst wird als Material vorzugsweise ein Gemisch aus
Platin und Polytetrafluorethylen eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus einer zeitlichen Abfolge von
mehreren einen Messzyklus bildenden Schritten.
In einem ersten Schritt eines Messzyklusses wird die erste Arbeitselektrode über
einen ersten Operationsverstärker mit einer Spannung in einem die
Wasserstoffoxidation herbeiführenden Potentialbereich I, vorzugsweise zwischen
0 und 200 Millivolt, beaufschlagt. Diese und alle weiteren Angaben zu
Potentialbereichen beziehen sich auf eine Platin-Platinoxid-
Pseudoreferenzelektrode. Gleichzeitig wird die zweite Arbeitselektrode über einen
zweiten Operationsverstärker mit einer Spannung in einem die Sauerstoffreduktion
herbeiführenden Potentialbereich II, vorzugsweise zwischen -700 und -300
Millivolt, beaufschlagt. Der durch die Wasserstoffoxidation verursachte Stromfluss
an der ersten Arbeitselektrode erzeugt ein Signal, das proportional zur
Wasserstoffkonzentration ist. Ebenso erzeugt der durch die Sauerstoffreduktion
bedingte Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode ein zur
Sauerstoffkonzentration proportionales Signal. Beide Signale werden an den
Mikrocontroller weitergeleitet und dort mit jeweils vorgegebenen Signalwerten
verglichen.
In einem zweiten Schritt werden beide Arbeitselektroden über den ersten und
zweiten Operationsverstärker jeweils mit einer Spannung in dem die
Sauerstoffreduktion herbeiführenden Potentialbereich II beaufschlagt. Es wird
jeweils der zu Sauerstoffkonzentration proportionale Stromfluss an der ersten und
der zweiten Arbeitselektrode gemessen, als Signal an den Mikrocontroller
weitergeleitet und dort mit vorgegebenen Signalwerten verglichen.
In einem dritten Schritt wird die Verbindung des ersten Operationsverstärkers zur
ersten Arbeitselektrode unterbrochen, indem ein zwischen dem ersten
Operationsverstärker und der ersten Arbeitselektrode angeordneter erster Schalter
geöffnet wird. Der dabei an der ersten Arbeitselektrode gemessene zeitliche
Verlauf des sogenannten "open circuit potentials", das entspricht der hochohmig
gemessenen Spannung zwischen der Bezugs- und der Arbeitselektrode, ohne
dass eine externe Potentialregelung erfolgt (geöffneter Regelkreis), wird mit Hilfe
eines Instrumentenverstärkers verstärkt und gibt Aufschluss über Zustand und
Funktionsbereitschaft der ersten Arbeitselektrode. Zur gleichen Zeit wird die
zweite Arbeitselektrode über den zweiten Operationsverstärker mit einer
Spannung in dem die Sauerstoffreduktion herbeiführenden Potentialbereich II
beaufschlagt. Es erzeugt der durch die Sauerstoffreduktion bedingte Stromfluss an
der zweiten Arbeitselektrode ein zur Sauerstoffkonzentration proportionales
Signal. Das durch den Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode erzeugte Signal
gibt für den Fall, dass eine Spannung im Potentialbereich II angelegt wird, stets
Aufschluss über den Elektrolythaushalt des Sensors und den Zustand von
Separatoren, die zwischen den Elektroden angeordnet sind. Beide Signale werden
an den Mikrocontroller weitergeleitet und dort mit jeweils vorgegebenen
Signalwerten verglichen.
Die drei genannten Schritte sind die wesentlichen Schritte des Verfahrens. In
bevorzugten Ausführungsformen treten weitere Schritte hinzu.
In einem weiteren Schritt wird die erste Arbeitselektrode über den ersten
Operationsverstärker mit einer Spannung in dem die Wasserstoffoxidation
herbeiführenden Potentialbereich I beaufschlagt. Der durch die
Wasserstoffoxidation verursachte Stromfluss an der ersten Arbeitselektrode
erzeugt ein Signal, das proportional zur Wasserstoffkonzentration ist. Die zweite
Arbeitselektrode wird über den zweiten Operationsverstärker mit einer Spannung
in einem die Wasserstoffproduktion herbeiführenden Potentialbereich III,
vorzugsweise zwischen -1100 und -800 Millivolt, beaufschlagt. Der durch die
Wasserstoffproduktion bedingte Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode
erzeugt ein zur Wasserstoffproduktion proportionales Signal. Es werden beide
Signale an den Mikrocontroller weitergeleitet und dort mit jeweils vorgegebenen
Signalwerten verglichen. Durch die Wasserstoffproduktion an der zweiten
Arbeitselektrode steht in jedem Fall eine gewisse Menge an Wasserstoff
zur Verfügung, unabhängig davon, ob in dem zu überwachenden Gasgemisch
eine nachweisbare Wasserstoffkonzentration vorliegt oder nicht. Mit dem
erzeugten Wasserstoff ist es möglich, die Funktionsbereitschaft der ersten
Arbeitselektrode hinsichtlich der Nachweisbarkeit von Wasserstoff und der zweiten
Arbeitselektrode im Hinblick auf ihre funktionsfähige Oberfläche zu überprüfen.
In einem zusätzlichen Schritt ist vorgesehen, dass vom Mikrocontroller ein
Warnsignal abgegeben wird, wenn in einem der zuvor angeführten Schritte das an
den Mikrocontroller weitergeleitete Signal außerhalb eines zuvor festgelegten
Toleranzbereichs liegt. Dieser Schritt muss den bisher angeführten Schritten
zeitlich betrachtet nicht folgen, sondern kann auch simultan zu ihnen durchgeführt
werden. Die aufgrund des Stromflusses gewonnenen Messsignale werden dabei
bezüglich Druck und Temperatur korrigiert und mit fest vorgegebenen zulässigen
Toleranzwerten verglichen. Es deuten Abweichungen außerhalb eines zu dem
jeweiligen Toleranzwert gewählten Toleranzbereichs bei der ersten
Arbeitselektrode im ersten Schritt auf eine unzulässige Wasserstoffkonzentration
hin, im zweiten Schritt auf eine unzulässige Sauerstoffkonzentration oder eine
fehlerhafte Membran oder Kapillare, im dritten Schritt auf mangelnde
Funktionsbereitschaft der ersten Arbeitselektrode. Für die zweite Arbeitselektrode
sind Abweichungen außerhalb des Toleranzbereichs ein Hinweis auf Defekte oder
Beeinträchtigungen der elektrochemischen Gassensoren.
Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens bestehen darin, das Verfahren in einer
aus den genannten Schritten gebildeten Folge kontinuierlich zu wiederholen.
Darüber hinaus läßt sich das Verfahren mit der gleichen Folge für eine zweite
Anordnung identischer Bauart durchführen. Bei gleichzeitiger Durchführung an
den beiden Anordnungen ist es vorteilhaft, eine zeitliche Versetzung so
vorzusehen, dass stets mit mindestens einer der beiden Anordnungen die
Wasserstoffkonzentration ermittelt wird, um eine lückenlose Überwachung der
Wasserstoffkonzentration zu gewährleisten. Hierbei wird Verfahrensschritt a) von
beiden Anordnungen gleichzeitig mindestens so lange durchgeführt, bis das
Verhältnis der Messwerte der beiden Gassensoren konstant ist.
Neben der Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren für zwei Anordnungen
mit jeweils einem elektrochemischen Gassensor durchzuführen, ist es gleichfalls
denkbar, die dabei zum Einsatz gelangenden vier Arbeitselektroden auch in eine
einzige Anordnung mit einem elektrochemischen Gassensor zu integrieren, der
die vier Arbeitselektroden umfaßt. Ebenfalls möglich wäre eine entsprechende
Durchführung des Verfahrens mit einer einzigen Anordnung, die einen
elektrochemischen Gassensor mit drei Arbeitselektroden umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Anordnung mit einem elektro
chemischen Gassensor zur Über
wachung der Wasserstoff- und
Sauerstoffkonzentration in einem Gas,
Fig. 2 den zeitlichen Spannungsverlauf an
den beiden Arbeitselektroden der
Anordnung aus Fig. 1.
In der Fig. 1 ist eine Anordnung mit einem elektrochemischen Gassensor und
einem Bipotentiostaten 5-18 zur Überwachung der Wasserstoff- und
Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch dargestellt. Der elektrochemische
Gassensor umfasst eine erste Arbeitselektrode 3 und eine zweite Arbeitselektrode
4, ferner eine Gegenelektrode 2 und eine Bezugselektrode 1. Die beiden
Arbeitselektroden 3, 4 werden von dem Bipotentiostaten 5-18, der von einem
Mikrocontroller 14 gesteuert wird, mit einer entsprechenden Spannung
beaufschlagt. Der Bipotentiostat 5-18 umfasst einen ersten Messwiderstand 7,
einen ersten Operationsverstärker 8 und einen zweiten Operationsverstärker 11,
einen zweiten Messwiderstand 17 und einen dritten Operationsverstärker 18. Das
Anlegen der Spannung an die Arbeitselektroden 3, 4 geschieht über zwei dem
Prinzip nach identisch aufgebaute Schaltungen innerhalb der Anordnung. Die
Arbeitsweise der Schaltungen wird anhand der Schaltung für die erste
Arbeitselektrode 3 beschrieben. Im Mikrocontroller 14 wird ein Signal vorgegeben,
welches von einem ersten Digital-Analog-Wandler 13 gewandelt und von dem
ersten Operationsverstärker 8, dem der erste Messwiderstand 7 parallelgeschaltet
ist, verstärkt wird. Über einen nachgeordneten, geschlossenen ersten Schalter 9
gelangt das Signal zur ersten Arbeitselektrode 3, die entsprechend mit einer
Spannung beaufschlagt wird. Der erste Schalter 9 ist mit dem Mikrocontroller 14
über eine Leitung verbunden, die in der Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit
unterbrochen dargestellt ist mit den beiden Leitungsenden A. Der erste Schalter 9
wird vom Mikrocontroller 14 in der Weise angesteuert, dass er geschlossen ist,
wenn die erste Arbeitselektrode 3 mit einer Spannung beaufschlagt wird und dass
er geöffnet ist, wenn an der ersten Arbeitselektrode 3 der Verlauf des open circuit
potentials gemessen wird; dies entspricht der hochohmig gemessenen Spannung
zwischen der Bezugs- und Arbeitselektrode, ohne dass eine externe
Potentialregelung erfolgt (geöffneter Regelkreis). Der erste Operationsverstärker 8
ist mit einem Multiplexer 16 über eine Leitung verbunden, die ebenfalls
unterbrochen durch die zwei Leitungsenden C dargestellt ist. Die im Multiplexer 16
eingehenden Signale werden an einen Analog-Digital-Wandler 15 und von dort an
den Mikrocontroller 14 weitergeleitet. Die erste Arbeitselektrode 3 befindet sich auf
der dem zu messenden Gas zugewandten Seite des elektrochemischen
Gassensors. Die erste Arbeitselektrode 3, die Bezugselektrode 1 und die
Gegenelektrode 2 unter Zwischenschaltung des dritten Operationsverstärkers 18
sind mit einem ersten Instrumentenverstärker 5 verbunden, der die eingehenden
Signale bei der Messung des Verlaufs des open circuit potentials an der
Arbeitselektrode 3 an den Multiplexer 16 weiterleitet. Von dort gelangen die
Signale über den Analog-Digitalwandler 15 zum Mikrocontroller 14.
Für die zweite Arbeitselektrode 4 ist eine Schaltung ganz analog zu der oben
beschriebenen für die erste Arbeitselektrode 3 vorgesehen. Ein zweiter Digital-
Analog-Wandler 12 leitet die Signale vom Mikrocontroller 14 an den zweiten
Operationsverstärker 11, dem der zweite Messwiderstand 17 parallelgeschaltet ist.
Über einen zweiten, in der Fig. 1 ebenfalls geschlossen dargestellten Schalter 10
gelangt das Signal zur zweiten Arbeitselektrode 4, die mit einer entsprechenden
Spannung beaufschlagt wird. Der zweite Schalter 10 ist mit dem Mikrocontroller 14
über eine an den Leitungsenden B unterbrochen dargestellte Leitung verbunden
und kann bei Bedarf in gleicher Weise wie der erste Schalter 9 angesteuert
werden. Der zweite Operationsverstärker 11 ist ebenfalls mit dem Multiplexer 16
verbunden. Die zweite Arbeitselektrode 4 befindet sich auf der dem flüssigen
Elektrolyten zugewandten Seite des elektrochemischen Gassensors. Die zweite
Arbeitselektrode 4, die Bezugselektrode 1 sowie die Gegenelektrode 2 über den
dritten Operationsverstärker 18 sind mit einem zweiten Instrumentenverstärker 6
verbunden, der für eine gegebenenfalls durchgeführte Messung des Verlaufs des
open circuit potentials an der zweiten Arbeitselektrode 4 ebenfalls die
eingehenden Signale an den Multiplexer 16 weitergibt.
In der Fig. 2 sind der zeitliche Spannungsverlauf an der ersten Arbeitselektrode 3
und der zweiten Arbeitselektrode 4 in Millivolt [mV] dargestellt, so wie sie
entsprechend der Ansteuerung vom Mikrocontroller 14 mit Spannung beaufschlagt
werden.
Im ersten Zeitabschnitt B1 liegen bei geschlossenen Schaltern 9, 10 an der ersten
Arbeitselektrode 3 zur Bestimmung der Wasserstoffkonzentration 100 mV an, und
an der zweiten Arbeitselektrode 4 liegen -600 mV zur Bestimmung der
Sauerstoffkonzentration an.
Im zweiten Zeitabschnitt B2 werden die Arbeitselektroden 3, 4 jeweils mit einer
Spannung von -600 mV zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration
beaufschlagt. Dies erfolgt über die Ansteuerung durch den Mikrocontroller 14. Auf
diese Weise ermittelt man im zweiten Zeitabschnitt B2 die Sauerstoffkon
zentration im Gasgemisch.
In dem sich anschließenden dritten Zeitabschnitt B3 wird der bislang
geschlossene Schalter 9 vom Mikrocontroller 14 zum Öffnen angesteuert. An der
ersten Arbeitselektroden 3 liegt nun keine äußere Spannung mehr an, so dass
eine Messung des sich asymptotisch dem Wert 0 mV nähernden open circuit
potentials vorgenommen werden kann. An der zweiten Arbeitselektrode 4 liegen
nach wie vor -600 mV zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration an.
Anschließend wird im vierten Zeitabschnitt B4 an die erste Arbeitselektrode 3 eine
Spannung von 100 mV angelegt, und an die zweite Arbeitselektrode 4 eine
Spannung von -800 mV. Bei einer Spannung von -800 mV entsteht an der
zweiten Arbeitselektrode 4 bereits Wasserstoff.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
geprüft, ob die erste Arbeitselektrode 3 empfindlich auf Wasserstoff reagiert,
indem ihre Funktionsfähigkeit im vierten Zeitabschnitt B4 durch eigens an der
zweiten Arbeitselektrode 4 erzeugten Wasserstoff getestet wird.
Im letzten Zeitabschnitt B5 wird wieder wie im ersten Zeitabschnitt B1 die erste
Arbeitselektrode 3 mit einer Spannung von 100 mV beaufschlagt und die zweite
Arbeitselektrode 4 mit einer Spannung von -600 mV. Somit ist erneut die
Ermittlung der Wasserstoff- und Sauerstoffkonzentration im zu überwachenden
Gasgemisch möglich.
Die Zeitabschnitte B1 bis B4 bilden in ihrer Abfolge einen Zyklus, der wiederholt
wird. Dabei nimmt B1 etwa zwanzig Minuten in Anspruch, die Abschnitte B2 bis
B4 dagegen jeweils nur wenige Minuten, dargestellt durch die horizontale
Ausdehnung der entsprechenden Doppelpfeile entlang der Zeitachse, auf der die
Zeit in Minuten aufgetragen ist.
Claims (10)
1. Verfahren zur Überwachung der Wasserstoffkonzentration in einem
Gasgemisch mit mindestens einer einen elektrochemischen Gassensor
umfassenden ersten Anordnung mit folgenden einen Messzyklus bildenden
Schritten, wobei das Verfahren mit einem der angegebenen Schritte beginnt:
- a) Eine erste Arbeitselektrode (3) wird über einen ersten Operationsverstärker (8) mit einer Spannung in einem die Wasserstoffoxidation herbeiführenden Potentialbereich I, und eine zweite Arbeitselektrode (4) wird über einen zweiten Operationsverstärker (11) mit einer Spannung in einem die Sauerstoffreduktion herbeiführenden Potentialbereich II beaufschlagt, wobei jeweils der zur Konzentration des Wasserstoffs proportionale Stromfluss an der ersten Arbeitselektrode (3) und der zur Konzentration des Sauerstoffs proportionale Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode (4) gemessen und als Signal an den Mikrocontroller (14) weitergeleitet und dort mit einem vorgegebenen Signalwert verglichen wird,
- b) die beiden Arbeitselektroden (3, 4) werden über den ersten und den zweiten Operationsverstärker (8, 11) jeweils mit einer Spannung in dem die Sauerstoffreduktion herbeiführenden Potentialbereich II beaufschlagt, wobei jeweils der zur Konzentration des Sauerstoffs proportionale Stromfluss an der ersten und zweiten Arbeitselektrode (3, 4) gemessen und als Signal an den Mikrocontroller (14) weitergeleitet und dort mit vorgegebenen Signalwerten verglichen wird,
- c) die Verbindung des ersten Operationsverstärkers (8) zur ersten Arbeitselektrode (3) wird durch Öffnen eines ersten Schalters (9) unterbrochen, und es wird das open circuit-potential an der ersten Arbeitselektrode (3) bestimmt und mit Hilfe eines Instrumentenverstärkers (5) als Signal an den Mikrocontroller (14) weitergeleitet und dort mit einem vorgegebenen Signalwert verglichen, und die zweite Arbeitselektrode (4) wird über den zweiten Operationsverstärker (11) mit einer Spannung in dem die Sauerstoffreduktion herbeiführenden Potentialbereich II beaufschlagt, wobei der zur Konzentration des Sauerstoffs proportionale Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode (4) gemessen und als Signal an den Mikrocontroller (14) weitergeleitet und dort mit einem vorgegebenen Signalwert verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den genannten
Schritten der folgende Schritt hinzutritt:
- a) Die erste Arbeitselektrode (3) wird über den ersten Operationsverstärker (8) mit einer Spannung in dem die Wasserstoffoxidation herbeiführenden Potentialbereich I, und die zweite Arbeitselektrode (4) wird über den zweiten Operationsverstärker (11) mit einer Spannung in dem die Wasserstoffproduktion herbeiführenden Potentialbereich III beaufschlagt, wobei jeweils der zur Konzentration des Wasserstoffs proportionale Stromfluss an der ersten Arbeitselektrode (3) und der zur Produktion des Wasserstoffs proportionale Stromfluss an der zweiten Arbeitselektrode (4) gemessen und als Signal an den Mikrocontroller (14) weitergeleitet und dort mit einem vorgegebenen Signalwert verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu den
genannten Schritten der folgende hinzutritt:
- a) von dem Mikrocontroller (14) wird ein Warnsignal abgegeben, wenn in einem der genannten Schritte ein an den Mikrocontroller (14) weitergeleitetes Signal außerhalb eines für jeden der genannten Schritte zuvor festgelegten Toleranzbereichs um den betreffenden vorgegebenen Signalwert liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Potentialbereich I ein Bereich zwischen 0 und 200
Millivolt gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Potentialbereich II ein Bereich zwischen -700 und
-300 Millivolt gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
als Potentialbereich III ein Bereich zwischen -1100 und -800 Millivolt
gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine aus den genannten Schritten gebildete Folge
kontinuierlich wiederholt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den
Schritten gebildete Folge für eine zweite Anordnung kontinuierlich wiederholt
wird, die baugleich zur ersten Anordnung ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den
Schritten gebildete Folge für die erste und die zweite Anordnung zeitlich
versetzt durchgeführt wird, so dass der Schritt a) stets bei mindestens einer
der beiden Anordnungen durchgeführt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Arbeits
elektrode (3) des elektrochemischen Gassensors der ersten und/oder
zweiten Anordnung den Potentialbereich I mit 0 bis 200 Millivolt und den
Potentialbereich II mit -700 bis -300 Millivolt abdeckt sowie eine
Messvorrichtung zur Bestimmung des "open circuit potentials" beinhaltet und
die zweite Arbeitselektrode (4) den Potentialbereich II mit -700 bis -300 Milli
volt sowie den Potentialbereich III mit -1100 bis -800 Millivolt abdeckt.
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