DE19645694A1 - Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen - Google Patents
Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-GasgemischenInfo
- Publication number
- DE19645694A1 DE19645694A1 DE19645694A DE19645694A DE19645694A1 DE 19645694 A1 DE19645694 A1 DE 19645694A1 DE 19645694 A DE19645694 A DE 19645694A DE 19645694 A DE19645694 A DE 19645694A DE 19645694 A1 DE19645694 A1 DE 19645694A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- gas
- active surface
- temperature
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
- G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
- G01N25/30—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung der Zusammen
setzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen.
Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemische müssen ständig darauf
überprüft werden, wie hoch der Anteil an Fremdgas Sauerstoff
bzw. Wasserstoff im Trägergas Wasserstoff bzw. Sauerstoff
ist. Liegt eine zu große Konzentration des Fremdgases vor,
dann besteht Explosionsgefahr. Die untere Explosionsgrenze
für Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische liegt dabei bei einer
Fremdgaskonzentration von etwa 4%. Diese Fremdgaskonzen
tration gilt sowohl für Wasserstoff als Fremdgas in Sauer
stoff als auch für Sauerstoff als Fremdgas in Wasserstoff.
Bei der Elektrolyse von Wasser entsteht an der Wasserstoff-
Kathode Wasserstoff und an der Sauerstoff-Anode Sauerstoff.
Entstehendes Wasserstoffgas ist jedoch immer mit etwas Sauer
stoff verunreinigt und das entstehende Sauerstoffgas ist mit
Wasserstoff verunreinigt. Insbesondere in diesem Fall muß die
Fremdgaskonzentration darauf überwacht werden, daß sie mit
genügendem Sicherheitsabstand unterhalb der unteren Explo
sionsgrenze liegt, so daß keine Explosionsgefahr besteht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sensor
bereitzustellen, durch den die Zusammensetzung von Wasser
stoff-Sauerstoff-Gasgemischen exakt meßbar ist, der einfach
aufgebaut ist und zuverlässig mit hoher Empfindlichkeit
arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Sensor dadurch
gelöst, daß der Sensor eine aktive Fläche aufweist, an
welcher Wasserstoff und Sauerstoff katalytisch zu Wasser
umsetzbar sind und daß die bei dieser Umsetzung freigesetzte
Wärme durch einen Temperaturfühler meßbar ist.
Dadurch, daß die katalytische Reaktion bei Temperaturen
unterhalb oder bei der Raumtemperatur stattfinden kann, ist
keine Zusatzheizung für den Sensor erforderlich. Es kann auf
eine Gasaufbereitung verzichtet werden, da der Druck, der
Durchfluß, die Temperatur und die Feuchte des Meßgases,
dessen Zusammensetzung zu bestimmen ist, nicht genau auf
definierte Werte eingestellt werden müssen. Da Wasserstoff
einen hohen Heizwert aufweist, ist die bei der Umsetzung von
Wasserstoff und Sauerstoff freigesetzte Wärme relativ hoch,
so daß auch kleine Gaskonzentrationen durch den erfindungs
gemäßen Sensor meßbar sind und damit der Sensor eine hohe
Empfindlichkeit aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sensors ist die aktive Fläche durch eine Oberfläche eines
Edelmetall-Katalysators gebildet. Bei dem Edelmetall kann es
sich beispielsweise um Platin oder Palladium handeln. Die
aktive Fläche weist dadurch auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit
auf, so daß die bei Wasserstoff-Sauerstoff-Umsetzung frei
gesetzte Wärme mittels der aktiven Fläche abführbar ist.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform weist der
Sensor eine den Gastransport zur aktiven Fläche hemmende
Barriere auf. Mittels dieser gastransporthemmenden Barriere
kann die Stofftransportgeschwindigkeit des Meßgases zur
aktiven Fläche gesteuert werden und damit die Empfindlichkeit
des Sensors festgelegt werden.
Vorteilhafterweise ist die gastransporthemmende Barriere als
poröse Sperrschicht ausgebildet, so daß das Meßgas durch die
poröse Sperrschicht zur aktiven Fläche diffundieren kann. Die
Empfindlichkeit des Sensors läßt sich dann durch die Porösi
tät und die Dicke der gastransporthemmenden Barriere steuern.
In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Sensors ist die gastransporthemmende
Barriere so ausgebildet, daß bei der Umsetzung von Wasser
stoff mit Sauerstoff an der aktiven Fläche entstehendes
Wasser durch die gastransporthemmende Barriere abführbar ist.
Dadurch müssen keine Abführkanäle in einem Gehäuse des Sen
sors vorgesehen werden. Durch die gastransporthemmende
Barriere wird dann Meßgas der aktiven Fläche zugeführt und an
der aktiven Fläche entstehendes Wasser durch die gastrans
porthemmende Barriere abgeführt. In diesem Fall ist es be
sonders günstig, wenn die gastransporthemmende Barriere so
ausgebildet ist, daß sie nicht mit Wasser benetzbar ist,
indem sie hydrophob ausgebildet ist. Dadurch kann die
gastransporthemmende Barriere nicht mit Wasser geflutet oder
verstopft werden und die Zuführung von Meßgas zur aktiven
Fläche wird nicht behindert.
Vorteilhafterweise ist die gastransporthemmende Barriere so
ausgebildet, daß sie die aktive Fläche thermisch gegen einen
Außenraum isoliert. Dadurch kann die an der aktiven Fläche
entstehende Wärme nicht über die gastransporthemmende
Barriere nach außen abgeführt werden, so daß die Wärmetönung
der Umsetzungsreaktion durch den Temperaturfühler mit großer
Genauigkeit meßbar ist.
In einer besonders günstigen Ausführungsform steht die aktive
Fläche in Wärmekontakt mit einem Wärmeverteiler. Dadurch kann
die an der aktiven Fläche freigesetzte Wärme abgeführt werden
und die bei der exothermen Reaktion von Wasserstoff mit
Sauerstoff entstehende Temperaturerhöhung gemessen werden.
In einer Variante einer Ausführungsform ist die aktive Fläche
beispielsweise als Schicht auf einem Träger als Schichtträger
angeordnet,. welcher in Wärmekontakt mit dem Wärmeverteiler
steht. Durch die Anordnung auf einem Träger ist es insbeson
dere möglich, daß der aktiven Oberfläche auf dem Träger eine
gewölbte oder plane Form gegeben wird.
Um Temperaturgradienten im Wärmeverteiler zu vermeiden, ist
vorteilhafterweise der Wärmeverteiler so ausgebildet, daß er
für einen radialen Temperaturausgleich bezogen auf eine
Symmetrieachse des Sensors sorgt. Dadurch erreicht ein Groß
teil der bei der Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff
freigesetzten Wärme den Temperaturfühler, so daß eine exakte
Zusammensetzung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches meßbar
ist. Dazu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Tempe
raturfühler in dem Wärmeverteiler angeordnet ist. In einer
Variante einer Ausführungsform sitzt der Temperaturfühler in
einer Ausnehmung, welche der aktiven Fläche zugewandt ange
ordnet ist.
Günstigerweise weist der Sensor ein Gehäuse mit geringer
Wärmeleitfähigkeit auf, wobei die Wärmeleitfähigkeit des
Gehäuses insbesondere geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit
des Wärmeverteilers, so daß die an der aktiven Fläche frei
gesetzte Wärme bevorzugt in Richtung-des Wärmeverteilers ab
geleitet wird.
Um von dem Wärmeverteiler selber Wärme abzuführen, ist es
vorteilhaft, wenn das Gehäuse eine oder mehrere Öffnungen
aufweist, welche dem Wärmeverteiler zugewandt angeordnet
sind. Dadurch kann mittels eines Gasstromes und insbesondere
mittels des Meßgasstromes, welcher den erfindungsgemäßen
Sensor umströmt, Wärme vom Wärmeverteiler nach außen abge
führt werden.
Ein einfach aufgebautes Gasmeßgerät zur Messung der Zusammen
setzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen, durch
welches die Zusammensetzung exakt und mit hoher Empfindlich
keit meßbar ist, umfaßt einen Sensor, der die oben genannten
Merkmale und deren Vorteile aufweist.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Gasmeßgerät einen
Referenzsensor aufweist, welcher zur Messung der Temperatur
des Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemisches dient. Dadurch ist
bei der Messung insbesondere der Einfluß der Temperatur des
Meßgases sowie der Einfluß der Feuchte des Meßgases und der
Durchfluß durch das Gasmeßgerät eliminierbar. Dabei ist es
besonders vorteilhaft, wenn der Sensor und der Referenzsensor
symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse des Gasmeßgerätes
angeordnet sind und insbesondere, wenn die zwei Sensoren
symmetrisch bezüglich einer Zuführung für Meßgas angeordnet
sind. Dadurch liegen an den beiden Sensoren identische Druck-
und Strömungsverhältnisse vor.
In einer günstigen Variante einer Ausführungsform ist ein
Eintritt für Meßgas des Sensors einem Eintritt für Meßgas des
Referenzsensors gegenüberliegend angeordnet.
Zur Bestimmung der Gemischzusammensetzung wird die Tempe
raturdifferenz zwischen der durch den Temperaturfühler des
Sensors gemessenen Temperatur und der durch einen Temperatur
fühler des Referenzsensors gemessenen Temperatur ermittelt.
Diese Temperaturdifferenz stellt die durch die Wasserstoff-
Sauerstoff-Umsetzung an der aktiven Fläche des einen Sensors
bewirkte Wärmetönung dar und ist weitgehend unabhängig von
der Temperatur des Meßgases. Damit läßt sich die Zusammen
setzung des Meßgases mit hoher Genauigkeit bestimmen. Insbe
sondere ist es dann vorteilhaft, wenn der Referenzsensor
gleich aufgebaut ist wie der Sensor, wobei beim Referenz
sensor eine Komponente, welche der aktiven Fläche des Sensors
entspricht, aus einem für die Wasserstoff-Sauerstoff-Um
setzung katalytisch nicht aktiven Material angefertigt ist.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 Ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Sensors und
Fig. 2 ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Gasmeßgerätes.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors,
welcher als Ganzes mit 10 bezeichnet wird, ist in Fig. 1
gezeigt. Der Sensor 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Zwischen
Gehäusewänden 13 und einem Gehäuseboden 14 ist ein Hohl
raum 15 gebildet. Der Gehäuseboden weist in seinem Zentrum
einen Öffnungskanal 16 auf. Das Gehäuse 12 ist bevorzugter
weise aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, bei
spielsweise Kunststoff, angefertigt.
In dem Hohlraum 15 ist eine katalytisch aktive Fläche 18 mit
einer Flächennormale parallel zu einer Achse 19 des Sensors
10 angeordnet, an der Wasserstoff und Sauerstoff zu gasför
migem oder flüssigem Wasser umgesetzt werden. Bei der kata
lytisch aktiven Fläche 18 handelt es sich bevorzugterweise um
die Oberfläche eines Edelmetall-Katalysators wie Platin oder
Palladium. Dadurch weist die aktive Fläche 18 eine hohe
Wärmeleitfähigkeit auf. Die aktive Fläche 18 ist in der
gezeigten Variante einer Ausführungsform als Schicht auf
einem Träger 20 angeordnet.
Der Träger 20 steht in Wärmekontakt mit einem Wärmever
teiler 22, welcher die die bei der katalytischen Umsetzung
von Wasserstoff mit Sauerstoff an der aktiven Fläche 18 ent
stehende Wärme abführt. Der Wärmeverteiler 22 ist bevor
zugterweise aus einem Material angefertigt, dessen Wärme
leitfähigkeit höher ist als die des Gehäuses 12 und kleiner
ist als die der aktiven Fläche 18. Dadurch wird ein Tempe
raturgradient zwischen der aktiven Fläche 18 und einem Außen
raum des Sensors 10 aufrechterhalten, der die Bestimmung der
Wärmetönung der katalytischen Reaktion an der aktiven Fläche
18 ermöglicht.
An seinem dem Träger 20 zugeordneten Ende weist der Wärmever
teiler 22 eine Ausnehmung 24 auf, in der ein Temperaturfühler
26, beispielsweise ein Thermoelement, sitzt. Der Temperatur
fühler 26 mißt über die Temperatur die an der aktiven Fläche
18 durch die Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff ent
stehende Wärme, welche über den Träger 20 an den Wärmever
teiler 22 abgeführt wird. Vorteilhafterweise ist der Wärme
verteiler 22 so ausgebildet, daß bezogen auf die Achse 19 des
Sensors 10 eine gute radiale Gleichverteilung der Temperatur
im Wärmeverteiler 22 erreichbar ist, so daß insbesondere am
Temperaturfühler 26 keine radialen Temperaturgradienten auf
treten.
Der Wärmeverteiler 22 sorgt weiterhin dafür, daß Wärme aus
dem Sensor 10 abführbar ist. Dazu ist die Öffnung 16 im
Gehäuse 12 dem Wärmeverteiler 22 zugewandt. Wird der Sensor
10 in einen Gasstrom gebracht, welcher den Sensor 10 um
strömt, dann kommt der der Öffnung 16 zugewandte Teil des
Wärmeverteilers 22 in Kontakt mit dem Gasstrom. Der Gasstrom
kann dann Wärme am Wärmeverteiler 22 aufnehmen und aus dem
Sensor 10 abführen.
Eine Leitung 30 für das Temperatursignal des Fühlers 26 führt
von dem Temperaturfühler 26 durch die Öffnung 16 im Gehäuse
12 in einen Bereich außerhalb des Sensors.
An einem einer Einlaßöffnung 32 für Meßgas in den Sensor 10
abgewandten Ende des Wärmeverteilers 22 ist zwischen Wänden
des Gehäuses 12 und Seitenwänden des Wärmeverteilers 22 eine
Dichtung 34, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet, so daß
über die Öffnung 16 kein Gas zur aktiven Fläche 18 vordringen
kann.
Auf der aktiven Fläche 18 des Sensors 10, die plan oder
gewölbt sein kann, ist der Einlaßöffnung 32 zugewandt eine
gastransporthemmende Barriere 36 flächig angeordnet. Vor der
gastransporthemmenden Barriere 36 sitzt ein Haltegitter 38,
beispielsweise in der Form eines Lochgitters, durch das der
Wärmeverteiler 22, der Träger 20 mit der aktiven Fläche 18
und die gastransporthemmende Barriere 36 in dem Gehäuse 12
gehalten werden. Durch Öffnungen 40 im Haltegitter 38 gelangt
Meßgas durch die gastransporthemmende Barriere 36 zur aktiven
Fläche 18.
Die gastransporthemmende Barriere 36 weist eine geringere
Wärmeleitfähigkeit als die aktive Fläche 18 und der Träger 20
auf, so daß die aktive Fläche 18 mittels der gastranspor
themmenden Barriere 36 gegenüber der Einlaßöffnung 32 und
damit dem Außenraum des Sensors 10 thermisch isoliert ist.
Eine Dichtung 42 zwischen einer Seite der gastransporthemmen
den Barriere 36 und einer Innenseite der Gehäusewand des Ge
häuses 12 sorgen dafür, daß Meßgas nur mittels der gastrans
porthemmenden Barriere 36 zur aktiven Fläche 18 gelangen
kann. Das Gehäuse 12 weist ebenfalls eine geringe Wärmeleit
fähigkeit als die aktive Fläche 18 und der Träger 20 auf, so
daß sichergestellt ist, daß Wärme aus der aktiven Fläche 18
nur mittels des Wärmeverteilers 22 abgeführt werden kann.
Die aktive Fläche 18 ist insbesondere als hydrophile Fläche
ausgebildet, so daß sie mit dem bei der Umsetzung von Wasser
stoff und Sauerstoff entstehenden flüssigen Wasser oder
Wasserdampf benetzbar ist. Die gastransporthemmende Barriere
36, welche insbesondere als poröse Sperrschicht ausgebildet
sein kann, ist hydrophob, so daß sie nicht mit Wasser benetz
bar ist. Dadurch kann an der aktiven Fläche 18 entstehendes
Wasser mittels der Sperrschicht 36 aus dem Sensor 10 abge
führt werden, ohne daß die Sperrschicht 36 mit Wasser ge
flutet oder verstopft wird. Würde die gastransporthemmende
Barriere 36 verstopft werden, so wäre der Gastransport zur
aktiven Fläche unterbrochen.
Der Sensor arbeitet wie folgt:
Durch die Öffnungen 40 im Haltegitter 38 strömt Meßgas zur gastransporthemmenden Barriere 36. Der Stofftransport durch die Sperrschicht 36 geschieht mittels Diffusion, wobei die Transportgeschwindigkeit durch die Sperrschicht 36 um so höher ist, je höher die Konzentration an Fremdgas ist, welches das in kleinerer Konzentration vorliegende Gas im Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch ist.
Durch die Öffnungen 40 im Haltegitter 38 strömt Meßgas zur gastransporthemmenden Barriere 36. Der Stofftransport durch die Sperrschicht 36 geschieht mittels Diffusion, wobei die Transportgeschwindigkeit durch die Sperrschicht 36 um so höher ist, je höher die Konzentration an Fremdgas ist, welches das in kleinerer Konzentration vorliegende Gas im Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch ist.
Durch die Konzentration des Fremdgases in dem Trägergas,
welches das Gas mit größerer Konzentration im Wasserstoff-
Sauerstoff-Gemisch ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit der
durch die aktive Fläche 18 bewirkten katalytischen Reaktion
zwischen Wasserstoff und Sauerstoff bestimmt. Die Wärmetönung
an der katalytischen Fläche 18 wird daher durch die Zusammen
setzung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches bestimmt und
mittels der durch den Temperaturfühler 26 gemessenen Tempe
ratur, welche ein Maß für die Wärmeumsetzung ist, kann diese
Zusammensetzung ermittelt werden.
Ein Sensor der oben beschriebenen Art findet insbesondere
Einsatz in Gasmeßgeräten zur Messung der Zusammensetzung von
Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Gasmeßgerätes, welches als
Ganzes mit 44 bezeichnet ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Das Gas
meßgerät 44 umfaßt ein Gehäuse 46, in welches eine Leitung 48
für Meßgas, dessen Zusammensetzung zu bestimmen ist, an einer
Mündung 50 führt. Von der Mündung 50 ausgehend erweitert sich
das Gehäuse 46 und in dieser Erweiterung sind ein Sensor 10
und ein Referenzsensor 56 angeordnet.
Mittels einer Leitung 52 wird der Gasstrom aus dem Gehäuse 46
abgeführt. Vorzugsweise ist das Gehäuse 46 symmetrisch, ins
besondere axial-symmetrisch oder rotations-symmetrisch, zu
einer Achse 54.
Der Sensor 10 ist wie oben beschrieben aufgebaut. Die Einlaß
öffnung 32 des Sensors ist der Achse 54 zugewandt angeordnet.
Symmetrisch zum Sensor 10 bezogen auf die Achse 54 ist der
Referenzsensor 56 angeordnet, dessen Einlaßöffnung 58 eben
falls der Achse 54 zugewandt angeordnet ist.
Der Referenzsensor 56 ist identisch zum ersten Sensor 10 auf
gebaut, außer daß anstatt der aktiven Fläche 18 eine Schicht
59 vorgesehen ist, die nicht katalytisch aktiv bezüglich der
Wasserstoff-Sauerstoff-Umsetzung ist. Bevorzugterweise weist
die Schicht 59 des Referenzsensors 56 eine ähnlich Wärmeleit
fähigkeit auf wie die aktive Fläche 18 des Sensors 10. Da
durch entsteht an dem Referenzsensor 56 keine Wärmetönung
durch Wasserstoff-Sauerstoff-Umsetzung zu Wasser. Der
Referenzsensor 56 mißt daher im wesentlichen die Temperatur
im Gasstrom.
Als Meßsignal des Gasmeßgerätes 44 wird die Differenz der
durch den Temperaturfühler 26 des Sensors 10 und der durch
einen Temperaturfühler 60 des Referenzsensors 56 ermittelten
Temperatur bestimmt. Dieses Meßsignal, welches der Konzen
tration des Fremdgases in Trägergas proportional ist, ist
weitgehend unabhängig von der Temperatur des Meßgases,
welches dem Gasmeßgerät 44 über die Leitung 48 zugeführt
wird.
Weiterhin kann durch die symmetrische Anordnung des Sen
sors 10 und des Referenzsensors 56 der Einfluß des Durch
flusses durch das Gasmeßgerät 44 und der Einfluß der
Feuchtigkeit des Meßgases weitgehend eliminiert werden, da
dann an beiden Sensoren gleiche Druck- und Strömungsver
hältnisse vorliegen.
Es ist vorgesehen, daß zwischen einem der Einlaßöffnung 32
abgewandten Ende des Gehäuses 12 des Sensors 10 und einer
Wand des Gehäuses 46 des Gasmeßgerätes 44 ein Zwischenraum
vorhanden ist. Ein ebensolcher Zwischenraum ist zwischen dem
Referenzsensor 56 und einer entsprechenden Gehäusewand des
Gehäuses 46 vorgesehen. Dadurch kann der Gasstrom durch das
Gehäuse 46 mittels der Öffnung 16 im Sensor 10 bzw. einer
Öffnung 62 im Referenzsensor 56 von dem Wärmeverteiler 22 des
Sensors 10 bzw. von einem Wärmeverteiler 64 des Referenz
sensors 56 Wärme abführen.
Claims (21)
1. Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-
Sauerstoff-Gasgemischen,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor (10) eine aktive Fläche (18) aufweist, an welcher
Wasserstoff und Sauerstoff katalytisch zu Wasser umsetz
bar sind und daß die bei dieser Umsetzung freigesetzte
Wärme durch einen Temperaturfühler (26) meßbar ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
aktive Fläche (18) durch eine Oberfläche eines Edel
metall-Katalysators gebildet ist.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (10) eine den Gastransport zur aktiven
Fläche (18) hemmende Barriere (36) aufweist.
4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
gastransporthemmende Barriere (36) als poröse Sperr
schicht ausgebildet ist.
5. Sensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die gastransporthemmende Barriere (36) so ausge
bildet ist, daß bei der Umsetzung von Wasserstoff mit
Sauerstoff an der aktiven Fläche (18) entstehendes
Wasser durch die gastransporthemmende Barriere (36) ab
führbar ist.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die gastransporthemmende Barriere (36) so
ausgebildet ist, daß sie nicht mit Wasser benetzbar ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die gastransporthemmende Barriere (36) so
ausgebildet ist, daß sie die aktive Fläche (18) ther
misch gegen einen Außenraum isoliert.
8. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die aktive Fläche (18) in Wärme
kontakt mit einem Wärmeverteiler (22) steht.
9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
aktive Fläche (18) auf einem Träger (20) angeordnet ist,
welcher in Wärmekontakt mit dem Wärmeverteiler (22)
steht.
10. Sensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeverteiler (22) so ausgebildet ist, daß er
für einen radialen Temperaturausgleich bezogen auf eine
Symmetrieachse (19) des Sensors (10) sorgt.
11. Sensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (26) in dem
Wärmeverteiler (22) angeordnet ist.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperaturfühler (26) in einer Ausnehmung (24) sitzt,
welche der aktiven Fläche (18) zugewandt angeordnet ist.
13. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (10) ein Gehäuse (12) mit
geringer Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei die Wärme
leitfähigkeit insbesondere geringer ist als die Wärme
leitfähigkeit des Wärmeverteilers (22).
14. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) eine oder mehrere
Öffnungen (16) aufweist, welche dem Wärmeverteiler (22)
zugewandt angeordnet sind.
15. Gasmeßgerät zur Messung der Zusammensetzung von Wasser
stoff-Sauerstoff-Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gasmeßgerät (44) einen Sensor (10) nach einem
der vorangehenden Ansprüche aufweist.
16. Gasmeßgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gasmeßgerät einen Referenzsensor (56) aufweist,
welcher zur Messung der Temperatur des Wasserstoff-
Sauerstoff-Gasgemisches dient.
17. Gasmeßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (10) und der Referenzsensor (56) symme
trisch bezüglich einer Symmetrieachse (54) des Gasmeß
gerätes angeordnet sind.
18. Gasmeßgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (10) und der Referenzsensor (56) symme
trisch bezüglich einer Zuführung (48) für Meßgas ange
ordnet sind.
19. Gasmeßgerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Eintritt (32) für Meßgas des Sensors
(10) einem Eintritt (58) für Meßgas des Referenzsensors
(56) gegenüberliegend angeordnet ist.
20. Gasmeßgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Gemischzusammen
setzung die Temperaturdifferenz zwischen der durch den
Temperaturfühler (26) des Sensors (10) gemessenen Tempe
ratur und der durch einen Temperaturfühler (60) des
Referenzsensors (56) gemessenen Temperatur ermittelt
wird.
21. Gasmeßgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der Referenzsensor (56) gleich auf
gebaut ist wie der Sensor (10), wobei beim Referenz
sensor (56) eine Komponente (59), welche der aktiven
Fläche (18) des Sensors (10) entspricht, aus einem für
die Wasserstoff-Sauerstoff-Umsetzung katalytisch nicht
aktiven Material angefertigt ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19645694A DE19645694C2 (de) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen |
NO975100A NO975100L (no) | 1996-11-06 | 1997-11-05 | Sensor for mÕling av mengdeforholdet i en H2 /O2-blanding |
US08/965,108 US5959190A (en) | 1996-11-06 | 1997-11-06 | Sensor for measuring the composition of mixtures of hydrogen and oxygen gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19645694A DE19645694C2 (de) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19645694A1 true DE19645694A1 (de) | 1998-05-07 |
DE19645694C2 DE19645694C2 (de) | 2002-10-24 |
Family
ID=7810782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19645694A Expired - Fee Related DE19645694C2 (de) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5959190A (de) |
DE (1) | DE19645694C2 (de) |
NO (1) | NO975100L (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2794243A1 (fr) * | 1999-05-28 | 2000-12-01 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure de la concentration en hydrogene dans un melange gazeux |
EP2015057A1 (de) * | 2007-07-12 | 2009-01-14 | HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Wasserstoff |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002286665A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Fujikin Inc | 未反応ガス検出装置及び未反応ガス検出センサ |
JP4024210B2 (ja) * | 2001-11-15 | 2007-12-19 | 理研計器株式会社 | ガスセンサ |
US7089781B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-08-15 | Honeywell International, Inc. | Detector with condenser |
DE102007010875A1 (de) * | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Wasserstoffabtrennung aus Gasströmen mit Sauerstoffanteil |
DE102007027723A1 (de) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Wasserstoffabtrennung aus Gasströmen mittels Druckwechseladsorptionsverfahren |
RU2536315C1 (ru) * | 2013-06-14 | 2014-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Устройство для определения концентрации кислорода и водорода в газовой среде |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1467911A (en) * | 1920-03-31 | 1923-09-11 | Arendt Morton | Hydrogen detector |
DE1176399B (de) * | 1960-10-03 | 1964-08-20 | Bendix Corp | Verfahren zum Messen eines dem Sauerstoff-gehalt einer natuerlichen oder kuenstlichen Atmosphaere proportionalen Waermemengen-Messwertes und Vorrichtung zur Anzeige desSauerstoffgehaltes solcher Atmosphaeren |
DE3839414A1 (de) * | 1988-11-22 | 1990-05-23 | Siemens Ag | Sensoranordnung zum nachweis von gasen durch exotherme katalytische reaktionen |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA457660A (en) * | 1949-06-28 | Cities Service Oil Company | Gas analyzer | |
US2631925A (en) * | 1947-02-14 | 1953-03-17 | Baker & Co Inc | Apparatus for the continuous analysis of oxygen and hydrogen |
US4063898A (en) * | 1976-09-20 | 1977-12-20 | Bailey Meter Company | Combustible gases detector |
GB2103806A (en) * | 1981-08-05 | 1983-02-23 | Detection Instr Limited | Improvements relating to gas detectors |
EP0321785A3 (de) * | 1987-12-21 | 1991-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensoranordnung zum Nachweis von Gasen durch exotherme katalytische Reaktionen |
US5167927A (en) * | 1989-10-31 | 1992-12-01 | Karlson Eskil L | Monitor for ozone, hydrogen peroxide and other gases in fluids |
DE4221922C1 (de) * | 1992-07-03 | 1994-01-13 | Bosch Gmbh Robert | Wärmetönungssensor |
-
1996
- 1996-11-06 DE DE19645694A patent/DE19645694C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-11-05 NO NO975100A patent/NO975100L/no unknown
- 1997-11-06 US US08/965,108 patent/US5959190A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1467911A (en) * | 1920-03-31 | 1923-09-11 | Arendt Morton | Hydrogen detector |
DE1176399B (de) * | 1960-10-03 | 1964-08-20 | Bendix Corp | Verfahren zum Messen eines dem Sauerstoff-gehalt einer natuerlichen oder kuenstlichen Atmosphaere proportionalen Waermemengen-Messwertes und Vorrichtung zur Anzeige desSauerstoffgehaltes solcher Atmosphaeren |
DE3839414A1 (de) * | 1988-11-22 | 1990-05-23 | Siemens Ag | Sensoranordnung zum nachweis von gasen durch exotherme katalytische reaktionen |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2794243A1 (fr) * | 1999-05-28 | 2000-12-01 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure de la concentration en hydrogene dans un melange gazeux |
WO2000073775A1 (fr) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif de mesure de la concentration en hydrogene dans un melange gazeux |
US6464938B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-10-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for measuring the concentration of hydrogen in a gaseous mixture |
EP2015057A1 (de) * | 2007-07-12 | 2009-01-14 | HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Wasserstoff |
US7829344B2 (en) | 2007-07-12 | 2010-11-09 | Hoppecke Batterien Gmbh & Co. Kg | Method and device for the detection of hydrogen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5959190A (en) | 1999-09-28 |
DE19645694C2 (de) | 2002-10-24 |
NO975100D0 (no) | 1997-11-05 |
NO975100L (no) | 1998-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1809622C2 (de) | Meßsonde zum Erfassen von Gasgehalten | |
DE102010043023B4 (de) | Gasmessfühler | |
DE3632456C2 (de) | ||
DE69434476T2 (de) | Sensor und methode zur detektion von stickoxiden | |
DE4142064C2 (de) | Vorrichtung zur Messung von Gaspermeation | |
EP0285833A2 (de) | Verfahren zur Bestimmung der Gaskonzentrationen in einem Gasgemisch und Sensor zur Messung der Wärmeleitfähigkeit | |
WO2003025557A2 (de) | Mikromechanischer wärmeleitfähigkeitssensor mit poröser abdeckung | |
DE3703707A1 (de) | Luft/kraftstoffverhaeltnis-sensor | |
DE19645694C2 (de) | Sensor zur Messung der Zusammensetzung von Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemischen | |
DE4109516C2 (de) | Vorrichtung zum kontinuierlichen Überwachen der Konzentrationen von gasförmigen Bestandteilen in Gasgemischen | |
DE19916797A1 (de) | Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen | |
EP3417279A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der konzentration von gaskomponenten in einem gasgemisch | |
DE2719138A1 (de) | Sensorvorrichtung zum messen der sauerstoffkonzentration in den auspuffgasen von verbrennungsmotoren | |
DE2536394C2 (de) | Detektor für in einem Chromatographen getrennte Proben | |
DE102004047796A1 (de) | Sensorelement | |
DE19543537C2 (de) | Abgassensor und Schaltungsanordnung für den Abgassensor | |
EP0522118B1 (de) | Vorrichtung zum kontinuierlichen überwachen der konzentrationen von gasförmigen bestandteilen in gasgemischen | |
EP0645621A2 (de) | Sensoranordnung | |
DE3942664C2 (de) | ||
EP0092022A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Eichen von Sensoren | |
DE3442295C2 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes gasförmiger oder flüssiger Medien und Meßsonde zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0362736A2 (de) | Sauerstoffsonde für einen Wärmebehandlungsofen | |
DE4317568C2 (de) | Wasserstoff-Sensor | |
DE1498695B2 (de) | Detektorblock eines geraets zur anzeige einer gaskonzentration, beruhend auf der messung der waermeleitfaehigkeit | |
DE2528534A1 (de) | Messzelle zur bestimmung von sauerstoffkonzentrationen in einem gasgemisch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT-UND RAUMFAHRT E.V., 51 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |