DE2240814A1 - Gasspuerelement - Google Patents

Description

• Gasspürelement Die Erfindung betrifft ein Gasspürelement mit einem Bühlkörper, der bei Adsorption von Gas seine elektrische Leitfähigkeit ändert und der mit einem Elektrodenpaar versehen ist.
• Es ist bekannt, daß einige Netalloxidhalbleitermaterialien bei Adsorption von Gas ihre elektrische Leitfähigkeit ändern, und solche Halbleitermaterialien hat man als Fühlkörper in Gasspürelementen und Meßgeräten verwendet. Jedoch müssen diese Halbleiterfühlelemente im allgemeinen auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 1000, erhitzt werden, damit ihre Empfindlichkeit oberhalb eines Bezugspegels gehalten wird.
• Sie müssen daher mit einem Heizelement versehen werden, welches den Gesamtaufbau kompliziert, die Kosten erhöht und eine vergrößerte Leistungsaufnahme bedingt. Außerdem sind die Halbleiterftihlelemente üblicherweise unempfindlich gegen anorganische Gase wie z.B. Kohlenmonoxid.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Gasspürelementes außerordentlich hoher Empfindlichkeit, auch gegen anorganische Gase, welches nicht geheizt zu werden braucht und demzufolge einfach aufgebaut und sehr preiswert ist.
• Diese Aufgabe wird erfindwsgsgemäß dadurch gelöst, daß der FUhlkörper aus einem kohleartigen Adsorptionsmaterial besteht.
• Beispielsweise eignet sich hierzu Aktivkohle, welche Gas, insbesondere organische Gase, gut adsorbiert und ihre elektrische Leitfähigkeit dabei verändert. Jedoch ist Aktivkohle bisher noch nicht in Gasspürelementen verwendet worden, da sich ein solches Element nur sehr schwierig herstellen läßt.
• Die Erfindung ist im folgenden anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausfahrungsform eines Gasspürelementes; Fig. 2 eine Kennlinie des erfindungsgemäßen Gasspürelementes und Fig. 3 eine Schaltung für ein Gasspürgerät mit dem erfindungsgemäßen Gasspürelement.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gasspürelement trägt ein isolierender Substrat 1 auf seiner Oberfläche einen Kühlkörper in Form eines Überzugs 2 aus Aktivkohlepartikeln und ein Paar Elektroden 3 und 4, die entsprechend an Leiter 5 und 6 angeschlossen sind und Kontakte zu beiden Enden des Uberzugs 2 herstellen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 1 ist ein Widerstandsdraht 7 zum Aufheizen des Überzugs 2 durch den Substrat 1 befestigt.
• Zum Aufbringen des Aktivkohleüberzugs 2 auf den Substrat 1 können verschiedene Techniken angewandt werden. Die üblichen Formungsverfahren wie Vermischung mit einem Bindemittel und Formgebung unter Druck ist jedoch nicht geeignet, weil sich dabei die feinen Poren in den Aktivkohlepartikeln verstopfen und das Adsorptionsvermögen, und dementsprechend auch die Fiihlempfindlichkeit, verringert wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Bindermaterial wie eine Polyvinylalkohollösung oder Silikongummi auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht, und dann werden die Aktivkohlepartikel auf die Binderschicht aufgestreut. Dieses Verfahren ist außerordentlich einfach, bürgt jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Kontrolle einer gleichförmigen Dicke des Kohleüberzugs in sich, wodurch eine gleichförmige Empfindlichkeit in Frage gestellt wird.
• Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht in der Ablagerung des Kohlenüberzugs 2 durch Vakuumaufdampfen des Kohlematerials. Zur Verbesserung der Aktivität muß hierbei aber der Überzug 2 einer Aktivierungsbehandlung unterzogen werden. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Überug in eine Wasserdampfatmosphäre einbringt oder ihn nach einer Imprägnierung mit einer Zinkchloridlösung sintert, oder indem man irgendein bei der Herstellung von Aktivkohle übliches Verfahren anwendet.
• Die Elektroden 3 und 4 können durch Aufbringen eines Metallfilms durch Ablagerung im Vakuum oder Bestreichen mit einer leitenden Farbe vor oder nach der Ablagerung des Kohleüberzugs 2 ausgebildet werden.
• Legt man an die beiden Elektroden 3 und 4 eine konstante Spannung und setzt man das Gasspürelement einer Benzoldampf enthaltenden Atmosphäre aus, denn ändert sich der hindurchfließende Strom entsprechend der Adsorption des Benzoldampfes mit der Zeit, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Bin gleiches Verhalten wurde gegeiiüber anderen organischen Gasen und Dämpfen beobachtet, wobei sich allerdings bei bestimmten Gasarten der Strom mit zunelimender Zeit erhöhte. Zwar dampfen die adsorbierten Gase bei Zimmertemperatur nach einer genügend langen Zeit von selbst, jedoch kann dies beschleunigt werden, weim man das Element anschließend zum Ausgasen heizt, so daß die Aktivität oder Gasempfindlichkeit schneller wieder hergestellt wird. Aus diesem Grunde kann es Zweckmäßig sein, das Gasspürelement dennoch mit einem Heizer zu versehen. Bei bestimmten Gasarten läßt sich allerdings auch die Empfindlichkeit durch eine Aufheizung des Gasspürelementes deutlich heraufsetzen. Man kann diese Temperaturerhöhung aber auch durch anlegen einer entsprechend höheren Spannung an die beiden Elektroden 3 und 4 erreichen, wodurch der Überzug 2 durch eigene Wideftandserwärmung aufgeheizt wird.
• Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Gasspürgerotes mit dem in Fig. 1 dargestellten Element 10, welches mit drei Widerständen 11, 12 und 13 zu einer Br-'cke zusammengeschaltet ist, die an den beiden Klemmen einer Konstantstromquelle 14 liegt und deren Brückenspannung nach dem Ausschlagverfahren mittels eines Verstärkers 15 verstärkt wird, um ein Alarmgerät 16 anzusteuern.
• Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen lassen sich in verschiedener Weise abwandeln. So kann statt des in Fig. 1 dargestellten flachen Substrats auch ein rollenförmiges oder plattenförmiges Aktivkohlestück verwnedet werden, soweit es die erwtinschte hohe Aktivität und mechanische Festigkeit hat.
• Ferner kann der Substrat auch ilL Form eines Isolierrohres torgesehen sein, in welches ein Heizdraht eingeführt ist und um das herum die Aktivhohle als überzug vorgesehen ist, Für den Substrat eignet sich jedes Material, welches eine hohe mechanische Festigkeit, ein gutes elektrisches Isolationsvermögen, eine gute Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständickeit ht, wie Keramik-, Glas- und Kunstharzmsterialien.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1) Gasspürelement mit einem Fühlkörper, der bei Adsorption von Gas seine elektrische Leitfähigkeit ändert und der mit einem Elektrodenpaar versehen ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Fühlkörper (2) aus einem kohle artigen Adsor-ptionsmaterial besteht.

2) Gasspürelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohleartige Adsorptionsmaterial in Form eines dünnen Filmes auf einem Isoliersubstrat (1) aufgebracht ist.

f) Gasspürelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kohleartige Adsorptionsmaterial Aktivkohle ist.

4) Gasspürgerät unter Verwendung eines Gasspürelementes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (Brücke 10, 11, 12, 13), welche Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit des Fühlkörpers feststellt und ein entsprechendes Signal erzeugt, und durch ein Alarmgerät (16), welches auf das Signal hin Alarm gibt.

L e e r s e i t e