DE2524597A1

DE2524597A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufspueren eines gases

Info

Publication number: DE2524597A1
Application number: DE19752524597
Authority: DE
Inventors: David Keith Brown; David William Dabill; Jack Graham Firth; Alan Jones; Thomas Alwyn Jones
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-06-03
Publication date: 1975-12-18
Also published as: US4036592A; FR2274041A1; GB1461891A; JPS517996A

Description

MÜLLER-BORE · GROENING · DEUFiEL SCHÖN · HERTEL

PATENTANWÄLTE

MÜNCHEN - BRAUNSCHWEIG - KÖLN

DR I= nt. Uf I L. DIf: - r 1 ■-r M* MuNC-t.N DR A frC'ON. [I:'-: ·: HF ·Α Μ ¹NCiEN WERNER HERTEL. DIPL-PHVS KÖLN

D/S/Gl - N 1208

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION, London,

England

Verfahren und Vorrichtung zum Aufspüren eines

Gases

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspüren eines Gases der Art, dass eine Sauerstoff-enthaltende Atmosphäre darauf getestet wird, ob in ihrein bestimmtes verbrennbares Gas enthalten ist, indem die Atmosphäre in Kontakt mit einem Katalysator gebracht wird, der auf einer solchen Temperatur gehalten wird, dass er eine Verbrennung des bestimmten Gases zu verursachen vermag, wobei eine Wärmewirkung auf den Katalysator, die durch eine Verbrennungsreaktion verursacht wird, gemessen wird. In einer Vorrichtung, die gewöhnlich zur Durchführung von Methoden dieser Art eingesetzt wird, liegt der Katalysator in Form eines Drahtes vor, welcher auf die erforderliche Temperatur durch Durchleiten eines elektrischen Stroms erhitzt wird. Die Wärmewirkung wird entweder dadurch festgestellt, dass Veränderungen des Drahtwiderstandes ermittelt werden, die auf Veränderungen seiner Temperatur zurückzuführen sind,

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oder dass Veränderungen der Grosse des Heizstromes entdeckt werden, der dazu erforderlich ist, den Draht auf einer gegebenen Temperatur zu halten. In einer anderen in üblicher Weise verwendeten Vorrichtung, wie sie beispielsweise in der GB-PS 892 530 beschrieben wird, liegt der Katalysator in Form eines Oberflächenüberzugs oder einer Imprägnierung eines Pellets aus einem feuerfesten Material vor, in welchem bzw. in welcher eine Drahtspule eingebettet ist, die zum Erhitzen und als Wärmefühler in einer Weise verwendet wird, die derjenigen ähnlich ist, wenn der Katalysator selbst in Form eines Drahtes vorliegt.

Die in üblicher Weise in derartigen Vorrichtungen eingesetzten Katalysatormaterialien bestehen aus Platin und Palladium, in den Fällen, in denen es gewünscht wird, eine Methode der Art anzuwenden, wie sie für die quantitative Messung der Kohlenmonoxydkonzentration entwickelt worden ist, kann jedoch der Einsatz dieser üblichen Katalysatormaterialien infolge des Vorliegens von Wasserstoff in der zu testenden Atmosphäre schwierig oder unmöglich sein. Typische Beispiele für Anwendungszwecke, für welche diese Überlegungen gelten, sind die Überwachung von Abgasen aus Ottomotoren sowie die Analyse von Rauchgasen aus Heizvorrichtungen. Die Schwierigkeiten, die beispielsweise in der GB-PS 1 105 046 diskutiert werden, entstehen deshalb, da Wasserstoff an Platin und Palladium leichter oxydiert wird als Kohlenasonoxyd, wobei diese Schwierigkeiten dadurch verstärkt werden, dass die Wärmewirkung der Verbrennung auf den Katalysator um einiges grosser ist im Falle einer gegebenen Wasserstof fkonzentration. als im Falle der gleichen Konzentration an Kohlenmonoxid.

In der US-PS-3, 560- 160 wird eine Methode beschrieben, gemäss welcher Kohlenmohoxyd' selektiv in Gegenwart von Wasserstoff aufgespürt wird, und zwar durch Einsatz eines Katalysatormaterials,

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das als Hopkalit bezeichnet wird. Dieses Material wird auf einer solchen Temperatur gehalten, dass es die Verbrennung von Kohlenmonoxyd, nicht jedoch von Wasserstoff zu bewirken vermag. Der Einsatz dieses Materials ist jedoch mit Nachteilen behaftet. Zunächst wird es auf einer Temperatur gehalten, die derartig niedrig ist, dass eine relativ hohe Empfindlichkeit bezüglich der Aufspürung von Kohlenmonoxyd aufrecht erhalten wird. Seine katalytische Aktivität wird jedoch durch das Vorliegen von Wasserdampf in der zu testenden Atmosphäre beeinflusst, so dass es notwendig ist, Massnahmen zu treffen, um diese Atmosphäre zu trocknen, bevor sie den Katalysator erreicht. Ferner eignet sich das Material, das eine amorphe Mischung aus Metalloxyden ist, nicht ohne weiteres zur Herstellung von einfachen und billigen Formen von Gasaufspürelementen, wie sie normalerweise verwendet werden, wenn Platin oder Palladium die Katalysatormaterialien sind, die in den vorstehend geschilderten Vorrichtungen gewöhnlich eingesetzt werden.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass Legierungen auf Platinbasis, die Rhodium in einer Menge von nicht weniger als ungefähr 10 Gewichts-% enthalten, sich erheblich verschieden von Platin und Palladium bezüglich ihrer Fähigkeit verhalten, die Oxydation von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff zu katalysieren. Insbesondere wurde gefunden, dass im Falle einer derartigen Legierung ein Temperaturbereich existiert (der mit dem Rhodiumgehalt der Legierung schwankt), innerhalb dessen die Legierung eine Verbrennung von Kohlenmonoxyd verursacht, jedoch nicht ohne weiteres die Verbrennung von Wasserstoff bewirkt, Diese Tatsache war bisher nicht bekannt, obwohl es seit langem bekannt ist, beispielsweise aus der GB-PS 225 210, dass verschiedene Legierungen von Metallen der Platingruppe, einschliesslich Platin/Rhodium, für die katalytische Aufspürung von verbrennbaren Gasen eingesetzt werden können.

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Gemäss einem Merkmal der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Gasaufspürung der Gattung zur Verfügung gestellt, gemäss welcher das spezifische verbrennbare Gas aus Kohlenmonoxyd besteht, wobei der Katalysator eine Legierung auf Platinbasis ist, die Rhodium in einer Menge von nicht weniger als ungefähr 10 Gewichts-% enthält. Dabei wird der Katalysator auf einer solchen Temperatur gehalten, dass er nicht ohne weiteres eine Verbrennung von Wasserstoff in der zu testenden Atmosphäre verursacht.

Der Einsatz der angegebenen Platin/Rhodium-Legierungen zur Durchführung des Verfahrens der angegebenen Art ist nicht mit den im Zusammenhang mit Hopkalit diskutierten Nachteilen behaftet, da bei entsprechenden Arbeitstemperaturen diese Legierungen nicht durch das Vorliegen von Wasserdampf in der zu testenden Atmosphäre beeinflusst werden, wobei sie ferner in ähnlicher Weise wie Platin und Palladium zur Herstellung von gasaufspürenden Elementen verwendet werden können. Die in Frage stehenden Legierungen besitzen relativ hohe Wärmewiderstandskoeffizienten, so dass sie besonders geeignet für eine Verwendung in Vorrichtungen der vorstehend erwähnten Art sind, in denen der Katalysator in Form eines Drahtes vorliegt.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung eines Gasaufspürverfahrens der genannten Art zur Verfügung gestellt, wobei diese Vorrichtung einen Katalysator aufweist, der für eine Kontaktierung mit der zu testenden Atmosphäre exponiert ist und aus einer Legierung auf Platinbasis besteht, die Rhodium in einer Menge von nicht weniger als ungefähr 10 Gewichts-% enthält. Ferner weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erhitzen des Katalysators auf eine solche Temperatur auf, dass dann, wenn eine Atmosphäre, die Sauerstoff, Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthält, in Kontakt mit dem Katalysator gebracht wird, er

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eine Verbrennung des Kohlenmonoxyds bewirkt, jedoch nicht ohne weiteres eine Verbrennung von Wasserstoff verursacht. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, welche jede Wärmewirkung auf den Katalysator aufspürt, die aufgrund einer Verbrennungsreaktion verursacht wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Gasaufspürelements.

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Gasaufspürelements.

Fig. 3 im Schnitt eine dritte Form eines Gasaufspürelements.

Fig. 4 in schematischer Weise eine elektrische Schaltung, in welcher diese drei Ausführungsformen eingesetzt werden können.

Das durch Fig. 1 wiedergegebene Element besteht aus einem Draht, dessen zentraler Abschnitt in Form einer Schlange 10 ausgeformt t.'t, wobei die freien Enden 11 und 12 des Drahtes sich parallel zu der Achse der Schlange 10 erstrecken. Dies gestattet, dass die Schlange 10 leicht in eine elektrische Schaltung eingesetzt werden kann. In typischer Weise kann der Draht einen Durchmesser von 0,05 mm aufweisen, während die Schlange 10 aus sechs Windungen mit einer Steigung von 0,125 mm und einem Durchmesser von 0,5 mm besteht. Für einen Einsatz zur Durchführung von üblichen Gasaufspürmethoden besteht der Draht normalerweise aus Platin, für einen Einsatz zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht er natürlich aus einer entsprechenden Platin/Rhodium-Legierung. Drähte aus geeigneten Legierungen sind ohne weiteres im Handel erhältlich,

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es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass derartige im Handel erhältliche Drähte sich etwas in ihrem Verhalten bezüglich der katalytischen Oxydation von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff unterscheiden. Es wurde festgestellt, dass verschiedene Elemente, die aus dem gleichen Draht hergestellt werden, die in Frage stehenden Reaktionen bei verschiedenen Temperaturen zu katalysieren vermögen. Durch Auger-Spektrometrie durchgeführte Untersuchungen lassen vermuten, dass derartige Variationen auf das Vorliegen eines Oxyds auf der Drahtoberfläche zurückzuführen sind. Diese Erscheinung lässt sich in jedem Falle leicht durch eine einfache Vorbehandlung vermeiden, welche darin besteht, den Draht vor seiner Verwendung auf eine Temperatur zwischen 900 und 1200⁰C während einer Zeitspanne von wenigstens 5 Minuten zu erhitzen. Dieses Erhitzen kann in zweckmässiger Weise in Luft durchgeführt werden.

Für ihren Einsatz wird die Schlange 10 mit einer elektrischen Schaltung verbunden (beispielsweise einer Schaltung, wie sie durch die Fig. 4 wiedergegeben wird), wobei die Schaltung derartig ist, dass ein entsprechender Heizstrom durch die Schlange geschickt werden kann und alle Veränderungen des Widerstandes, die auf Veränderungen der Temperatur der Schlange zurückzuführen sind, ermittelt werden, während sie der zu testenden Atmosphäre ausgesetzt wird. In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse zusammengefasst, die auf diese Weise für Elemente aus Platin und drei verschiedene Platin/Rhodium-Legierungen erhalten worden sind. Die in der zweiten Spalte angegebenen Ergebnisse werden unter Verwendung einer Testatmosphäre aus Luft erhalten, der einige Volumen-% Kohlenmonoxyd zugesetzt worden sind. Die in der dritten Spalte zusammengefassten Ergebnisse werden unter Verwendung einer Testatmosphäre erhalten, die aus Luft besteht, der weniger als.2 Volumen-% Wasserstoff zugemischt worden sind.

κ η f' ο ' ι ' f ι "5 ρ 7

Tabelle I

Konzentration des Temperatur, bei wel-Rhodiums in dem eher die Kohlenmonoxyd-Platin (Gew.-%) Oxydation beginnt, ⁰C

10 20 40

Temperatur, bei welcher die Wasserstoffoxydation beginnt, ⁰C

200	40
200	oberhalb 600
170	370
150	270

Auf den ersten Blick legen die Ergebnisse in der Tabelle I die Vermutung nahe, dass der Draht, der 10 % Rhodium enthält, deshalb vorzuziehen ist, da er den grössten Temperaturunterschied zwischen dem Beginn der Oxydation des Kohlenmonoxyds und dem Beginn der Oxydation des Wasserstoffs zeigt. Diese Vermutung wird jedoch durch die Ergebnisse von weiteren Tests entkräftet, bei deren Durchführung Atmosphären verwendet werden, die merkliche Konzentrationen sowohl an Kohlenmonoxyd als auch an Wasserstoff enthalten. Diese Ergebnisse zeigen, dass von den in der Tabelle I angegebenen Legierungen die zur Durchführung des Verfahrens geeignetste diejenige ist, die 40 % Rhodium enthält, da die anderen Legierungen mehr dazu neigen, Wasserstoff in Atmosphären zu oxydieren, die Kohlenmonoxyd enthalten, obwohl sie nicht Wasserstoff in Abwesenheit von Kohlenmonoxyd oxydieren. Unabhängig davon, welche Legierung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet wird, liegt die ausgewählte Grundbetriebstemperatur natürlich zwischen den relevanten Werten in der zweiten und dritten Spalte von Tabelle I. Es ist gewöhnlich vorzuziehen, eine Temperatur auszuwählen, die näher dem unteren als dem oberen Ende des relevanten Bereiches ist. In einigen Fällen kann es notwendig sein, die Tatsache in Erwägung zu ziehen, dass Komponenten in der zu testenden

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Atmosphäre vorhanden sind, die von den vorstehend genannten verschieden sind. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass im Falle von allen in der Tabelle I angegebenen Legierungen eine katalytische Oxydation von Kohlenwasserstoffen nicht bei Temperaturen unterhalb 4 00⁰C erfolgt. Beim Einsatz der bevorzugten Legierung, die 40 % Rhodium enthält, kann die Grundbetriebstemperatur des Gasaufspürungselements in zweckmässiger Weise ungefähr 200⁰C betragen. Unter diesen Bedingungen ist die Wärme der Verbrennungsreaktion aufgrund von Kohlenmonoxyd derart, dass die Temperatur des Elements von ihrem Grundwert um ungefähr 5⁰C pro 1 Volumen-% Kohlenmonoxyd in der zu testenden Atmosphäre ansteigt,

Ferner ist zu berücksichtigen, dass im Falle von Wasserstoffkonzentrationen in Luft von ungefähr mehr als 2 Volumen-% eine gewisse WasserstoffOxydation bei Temperaturen auftreten kann, die unterhalb der Temperaturen liegen, welche für die jeweiligen Platin/Rhodium-Legierungen in der dritten Spalte von Tabelle I angegeben sind. Liegt die Sauerstoffkonzentration in der Testatmosphäre, der das Gasaufspürungselement ausgesetzt wird, unterhalb der normalen Konzentration in Luft, dann ist die Grenze der Wasserstoffkonzentration entsprechend herabgesetzt, unterhalb welcher keine merkliche Oxydation von Wasserstoff erfolgt. Daher ist für Werte der Sauerstoffkonzentration bis herab zu ungefähr 10 Volumen-% diese Grenze der Wasserstoffkonzentration ungefähr 1/10 der Sauerstoffkonzentration, im Falle von tieferen Werten der Sauerstoffkonzentration sinkt jedoch die Wasserstoffkonzentrationsgrenze schneller als in Proportion zu der Sauerstoffkonzentration. Es ist daher zweckmässig, wenn gewährleistet ist, dass bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens die in Kontakt mit dem Katalysator gebrachte Testatmosphäre wenigstens 10 Volumen-% Sauerstoff enthält, und dass die Wasserstoffkonzentration in dieser Atmosphäre geringer ist als 1/10 der Sauerstoffkonzentration.

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In den Fällen, in welchen die Erfindung auf die Messung der Kohlenmonoxykonzentration in einer Abgasmischung angewendet wird, die bei einem Verbrennungsverfahren anfällt, ist es notwendig, dass die Testatmosphäre, die in Kontakt mit dem Katalysator gebracht wird, in der Weise erzeugt wird, dass die Abgasmischung mit Luft vermischt wird, damit ausreichend Sauerstoff für die vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxyds zur Verfügung steht, dessen Konzentration in einer derartigen Abgasmischung 5 bis 6 Volumen-% betragen kann. Zu diesem Zweck ist es normalerweise zweckmässig, einen Wert von ungefähr 3 für das volumetrische Verhältnis von Luft zu der Abgasmischung einzuhalten,da auf diese Weise eine Sauerstoffkonzentration von ungefähr 15 Volumen-% in der Testatmosphäre eingestellt wird, was zur Folge hat, dass die Wasserstoffkonzentration in der Testatmosphäre normalerweise deutlich unterhalb des relevanten Grenzwertes liegt, da die Wasserstoffkonzentration in der Abgasmischung normalerweise nicht ungefähr 3 Volumen-% übersteigt. In derartigen Fällen werden daher die vorstehend erwähnten Erfordernisse bezüglich der Zusammensetzung der Testatmosphäre automatisch erfüllt, ohne dass dabei eigene Vorsichtsmassnahmen erforderlich sind.

In dem durch Fig. 2 wiedergegebenen Gasaufspürungselement ist eine Drahtschlange 13, die der Schlange 10 gemäss Fig. 1 ähnlich ist, in einer geschmolzenen Glaskugel 14 mit Ausnahme der freien Enden 15 und 16 eingebettet. Die Kugel 14 kann in der Weise gebildet werden, dass die Schlange 13 in eine Aufschlämmung aus zerstossenem Glas in Glyzerin eingetaucht wird und ein elektrischer Strom durch die Schlange 13 geschickt wird, um das Glyzerin zu verdampfen und das Glas zu schmelzen. Geeignete Glastypen sind das G.S. 1O-Glas mit folgender Zusammensetzung: 82,8 % SiO₉, 5,0 % Al_o0_, 11,8 % B_O_, 0,4 % BaO. In Frage kommt ferner eine A 43-Glaszusammensetzung aus 54,3 % siO

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21,0 % Al₂O₃, 8,0 % B₂°3' ¹³'^{5 % Ca0 sowie} Standardborsilikatglas.

^Ba0 oder ein

Im Falle eines derartigen Elements hat es sich herausgestellt, dass dann, wenn der Draht aus einer entsprechenden Platin/Rhodium-Legierung besteht, eine Temperatur gewählt werden kann, bei welcher in einer Sauerstoff-enthaltenden Atmosphäre das Element eine Verbrennung des Kohlenmonoxyds bewirkt, jedoch nicht ohne weiteres eine Verbrennung von Wasserstoff verursacht. Man nimmt an, dass dieses etwas überraschende Ergebnis dadurch erklärt werden kann, dass ein Teil des Metalls des Drahts in dem Glas während des Schmelzprozesses gelöst wird und anschliessend auf die exponierte Oberfläche des Glases wandert. In der Tabelle II sind die relevanten Temperaturen für drei Glastypen angegeben, wobei Aluminiuitioxyd zu Vergleichszwecken herangezogen wird. Der Draht besteht in jedem Falle aus einer Platinlegierung mit 10 % Rhodium.

Tabelle II

Kugelmaterial

Temperatur, bei welcher die Kohlenmonoxydoxydation beginnt, ⁰C

Temperatur, bei welcher die Wasserstoffoxydation beginnt, ⁰C

G.S. 10-Glas	315
A43-Glas	400
Borsilikatglas	400
Aluminiumoxyd	oberhalb 670

oberhalb 600 oberhalb 500 oberhalb 500 oberhalb 670

Die Fig. 3 zeigt einen anderen Typ eines Gasaufspürelements, wobei eine Heizschlange 17, die beispielsweise aus einem Platinoder Platin/Rhodium-Draht besteht, in einer Kugel 18 aus einem inerten feuerfesten Material, wie Aluminiumoxyd, besteht, wobei lediglich die freien Enden 19 und 20 nicht eingebettet sind. Die

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Schlange 17 ist in ihrer Form ähnlich den Schlangen 10 und 13. Die Kugel 18 kann in einer geeigneten Weise um die Schlange 17 herum gebildet werden, beispielsweise nach der in der GB-PS 892 beschriebenen Methode. Die Schlange 17 dient in diesem Falle nur als Heiz- und Messdraht und verursacht keine katalytische Oxydation. Wie beispielsweise aus der Tabelle II hervorgeht, ist die Temperatur, bei welcher ein von Aluminiumoxyd eingekapselter Flatin/Rhodium-Draht eine katalytische Oxydation des Kohlenmonoxyds verursacht, beträchtlich höher als die Temperatur, die im Falle eines Drahtes festgestellt wird, der in geschmolzenem Glas eingebettet ist. Auf der Oberfläche der Kugel 18 befindet sich eine Schicht 21 aus einer entsprechenden Platin/ Rhodium-Legierung.

Wird ein Heizstrom durch die Schlange 17 geschickt, so dass die Temperatur der Kugel 18 und der Legierungsschicht 21 in ausreichendem Maße erhöht werden, dann bewirkt die Schicht 21, wenn sie einer Sauerstoff-enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt wird, eine Verbrennung von Kohlenmonoxyd bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Temperatur, bei welcher leicht eine Verbrennung von Wasserstoff erfolgt. Durch Auswahl der Temperatur kann die Schicht 21 dazu verwendet werden, das Vorliegen von Kohlenmonoxyd aufzuspüren, und zwar sogar in Gegenwart von Wasserstoff, indem eine Veränderung des Widerstands der Schlange 17 ermittelt wird, die auf die Wärme der in Frage stehenden katalysierten Reaktion zurückzuführen ist.

In der Fig. 4 wird schematisch eine Wheatstone¹sehe Brückenschaltung gezeigt, die für jedes Element der Figuren 1, 2 und verwendet werden kann. Die vier Arme der Brücke bestehen jeweils aus einem Fühlwiderstand 22, der sich aus den Schlangen 10, 13 oder 17 des jeweiligen Gasaufspürelements zusammensetzt. Ferner ist ein Ausgleichswiderstand 23 mit einem Widerstand vorgesehen,

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der ungefähr gleich demjenigen des Widerstands 22 ist, ferner ein variabler Widerstand 24 sowie ein nicht-veränderbarer Widerstand 25 mit einem solchen Wert, dass die Brücke durch Einstellung des Widerstands 24 abgeglichen werden kann. Quer zu den zwei Diagonalen der Brücke sind jeweils eine Spannungsquelle 26 sowie ein Strommesser 27 geschaltet, wobei die Spannung der Quelle 26 derartig gewählt wird, dass der Strom, der durch den Widerstand 22 fliesst, derartig ist, dass das Gasspürelement auf eine gewünschte Betriebstemperatur erhitzt wird, wenn die Brücke ausgeglichen ist. Der Widerstand 23 wird natürlich dann auf ungefähr die gleiche Temperatur erhitzt. Der Ausgleichswiderstand 23 kann in zweckmässiger Weise in Form einer Drahtspule oder -schlange vorliegen, die im wesentlichen der Schlange entspricht, welche den Fühlwiderstand 22 bildet und in einer Kugel aus einem inerten feuerfesten Material eingebettet ist. Ein geeignetes Material für die Kugel besteht aus Aluminiumoxyd, das ungefähr 5 % (Molverhältnis) Magnesiumoxyd enthält, wobei das Vorliegen des Magnesiumoxyds gewährleistet, dass die Kugel eine geringe Porosität besitzt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die strukturelle Form eines derartigen Ausgleichswiderstands im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige des in Fig. 3 gezeigten Elements, jedoch ohne die Schicht 21 .

Im Einsatz werden das Gasaufspürelement sowie der Ausgleichswiderstand 23 auf die erforderliche Temperatur erhitzt, worauf eine zu testende Atmosphäre in Kontakt mit ihnen in einer für die zwei Einrichtungen ähnlichen Weise gebracht wird. Systeme auf der Grundlage eines Gasstroms oder einer Gasdiffusion zur Bewirkung eines derartigen Kontakts sind bekannt und brauchen nicht näher erläutert zu werden. Die Brückenschaltung wird am Anfang mit dem Gasaufspürelement und dem Ausgleichswiderstand 23 in Kontakt mit Luft geeicht, während

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auf die gewünschte Arbeitstemperatur erhitzt wird. Die Brücke wird ausgeglichen, wobei der Ausgleich durch einen Nullausschlag auf dem Messgerät 27 zu erkennen ist, und zwar durch entsprechende Einstellung des Widerstands 24. Ist Kohlenmonoxyd in der zu testenden Atmosphäre vorhanden, dann hat eine Erhöhung der Temperatur des Gasaufspürelements, die durch die Verbrennung von Kohlenmonoxyd an diesem Element verursacht wird, eine Erhöhung des Widerstands des Widerstands 22 zur Folge, wobei jedoch keine entsprechende Erhöhung im Falle des Widerstands erfolgt. Die Brücke ist daher nicht mehr ausgeglichen. Die daraus resultierende Anzeige auf dem Messgerät 27 zeigt die Kohlenmonoxydkonzentration an. Die Verwendung des Ausgleichswiderstands 23 ist natürlich deshalb zweckmässig, da mögliche ParameterSchwankungen berücksichtigt werden können, beispielsweise Schwankungen der Spannung der Quelle 26 sowie der Temperatur und der Fliessgeschwindigkeitder zu testenden Atmosphäre.

Gasaufspürelemente der durch die Figuren 1, 2 und 3 wiedergegebenen Typen können natürlich auch in solchen Anordnungen verwendet werden, bei denen die Temperatur des Elements im wesentlichen konstant auf einem geeigneten Wert durch eine automatische Veränderung des Stroms gehalten wird, der durch die jeweilige Schlange fliesst. Die Grosse des erforderlichen Stroms gibt dabei einen Hinweis auf die Kohlenmonoxydkonzentration in einer Atmosphäre, die in Kontakt mit dem Element gebracht wird. In einer derartigen Anordnung ist es zweckmässig, auch den Widerstand der Schlange oder Spule als- Parameter zu verwenden, auf welchen das automatische Kontrollsystem für den ^: Strom anspricht..In anderen Systemen gemäss vorliegender Erfindung kanrr die Temperatur des Katalysators durch verschiedene Typen thermometrischer Einrichtungen- gemessen werden, beispielsweise durch Verwendung Von"Thermoelementen oder Thermistoren . - . - . .,.."..· "■- ' - · -"·-■· '·:. -:-■·-.· -■ - ■-"'■■

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Claims

Pat-en tan Sprüche

'' 1. Verfahren zum Aufspüren eines Gases, bei dessen Durchführung eine Sauerstoff-enthaltende Atmosphäre auf das Vorliegen von Kohlenmonoxyd in der Weise getestet wird, dass die Atmosphäre ir. Kontakt mit einem Katalysator gebracht wird, der auf einer solchen Temperatur gehalten wird, dass er eine Verbrennung des Kohlenmonoxyds zu bewirken vermag, wobei jede Wärmewirkung auf den Katalysator, die durch das Auftreten einer Verbrennungsreaktion verursacht wird, wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Katalysator eine Legierung auf Platinbasis ist, die Rhodium in einer Menge von nicht weniger als ungefähr 10 Gewichts-% enthält, und der Katalysator auf einer solchen Temperatur gehalten wird, dass nicht ohne weiteres eine Verbrennung von Wasserstoff in der zu testenden Atmosphäre erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die verwendete Legierung ungefähr 40 Gewichts-% Rhodium enthält.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Katalysator in Form eines Drahtes vorliegt, der einer Vorbehandlung unterzogen worden ist, welche darin besteht, den Draht auf eine Temperatur zwischen 900 und 1200⁰C während einer Zeitspanne von wenigstens 5 Minuten zu erhitzen.
4. Vorrichtung zum Aufspüren eines Gases, bestehend aus einem Katalysator, der für einen Kontakt mit einer zu testenden Atmosphäre exponiert wird, einem Heizsystem für den Katalysator und einem Fühlsystem, das auf jede Wärmeeinwirkung auf den Katalysator anspricht, die durch eine Verbrennungsreaktion verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator aus einer

S&98S1 /038?

Legierung auf Platinbasis besteht, die Rhodium in einer Menge von nicht weniger als ungefähr 10 Gewichts-% enthält, und
das Heizsystem derart ausgelegt ist, dass der Katalysator auf eine solche Temperatur erhitzt werden kann, dass dann, wenn
eine Sauerstoff, Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltende
Atmosphäre in Kontakt mit dem Katalysator gebracht wird, er
eine Verbrennung eines Kohlenmonoxyds verursacht, jedoch nicht leicht eine Verbrennung von Wasserstoff bewirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Legierung ungefähr 40 Gewichts-% Rhodium enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in Form einer Schlange oder Spule aus einem Draht vorliegt, die an einem Arm einer Wheatstone¹sehen Brückenschaltung angeschlossen ist, wobei ein benachbarter Arm der Schaltung mit einer ähnlichen Schlange in
Verbindung steht, die in einer Kugel aus einem inerten feuerfesten Material eingebettet ist, welche für einen Kontakt mit der zu testenden Atmosphäre exponiert ist.

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