DE2733781A1 - Elektrochemische messzellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrochemische Meßzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Elektrochemische Meßzellen sprechen in der Regel nicht nur auf den zu messenden Bestandteil des Probengases, sondern auch auf andere im Probengas noch vorhandene Gasbestandteile an. Um die durch das nichtselektive Verhalten der Zellen entstehenden Meßfehler zu vermeiden, können wie dies häufig praktiziert wird, Filtereinrichtungen benutzt werden, die die störenden Gasbestandteile von der Zelle fernhalten. Nachteilig ist hierbei eine gewisse Absorption des zu messenden Bestandteils im Filtermaterial und dessen mehr oder wenigere schnelle Erschöpfung, sowie der damit verbundene Wartungsaufwand.

In der deutschen Offenlegungsschrift 24- 36 261 sind elektrochemische Meßzellen für verschiedene Gasbestandteile beschrieben, bei denen durch entsprechende Blockierungssubstanzen im Elektrolyten eine hemmende Wirkung auf den Reaktionsablauf mit störendem Komponenten ausgeübt wird. Der zu untersuchende Gasstrom wird an einer der beiden Elektroden der Meßzelle vorbeigeführt, wobei die Elektroden aus dem gleichen Material bestehen.

Nach der deutschen Offenlegungsschrift 24 35 813 besteht eine weitere Möglichkeit auf elektrochemischen Wege eine bestimmte

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Gaskomponente bei Anwesenheit von Störgasen selektiv und quantitativ zu bestimmen darin, die elektrischen Signale mehrerer Zellen, die für den zu messenden Gasbestandteil unterschiedlich empfindlich sind, in einem Widerstandsnetzwerk derartig zu verknüpfen, daß nur eine diesem Bestandteil zugeordnete Meßspannung gebildet wird, während die durch Störgase hervorgerufenen Spannungen unterdrückt werden.

Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit der Aufgabe eine selektive und quantitative Ermittlung eines Gasbestandteils mit elektrochemischen Meßzellen zu erreichen. Sie löst diese Aufgabe ausgehend von elektrochemischen Zellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß dadurch, daß auch die andere Elektrode so beschaffen und angeordnet ist, daß das Gas zur Phasengrenze gelangt, daß in der Umgebung einer Elektrode der Elektrolyt mit Hilfssubstanzen versetzt ist, die nur mit dem zu messenden Gasbestandteil reagieren und zu elektrochemisch wirksamen Reaktionsprodukten führen und daß Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß die Hilfssubstanz und die Reaktionsprodukte nicht zur anderen Elektrode gelangen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Uhteranspriiche.

Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Meßzellen im Schnitt, die zur Messung schädlicher Gasbestandteile in Luft vorgesehen sind.

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Die Zelle der Pig. 1 ist aus zwei rohrförmigen Gehäuseteilen und 2 zusammengesetzt, die aus einem Kunststoff z. B. PVC oder Polypropylen bestehen. Sie dient zur Messung von Phosphorsäureestern in Luft und enthält als Elektrolyt eine wässrige Lösung von NaHCO,, mit Gelatine verfestigt, das sich in den beiden durch ein Diaphragma 5 getrennten Elektrolyträumen 4 und 5 befindet. Elektroden 6 und 7» in Form von Siebblechen aus Silber sind auf die Elektrolytsubstanz beiderseits der Rohröffnungen aufgebracht. Die Gehäuseteile und das Diaphragma können durch geeignete Klebemittel verbunden und abgedichtet sein. Der Elektrolyt im oberen Elektrolytraum 4 ist mit Isonitrosobenzoylaceton versetzt.

Die in der Luft zu messenden Phosphorsäureester gelangen durch die beiden Siebelektroden zum Elektrolyten. Im Elektrolytraum findet eine Reaktion mit der eingebrachten Substanz Isonitrosobenzoylaceton statt, wodurch eine elektrochemische Reaktion ausgelöst wird. Eine entsprechende Reaktion im Elektrolytraum wird durch das Diaphragma 3 verhindert, das einen Übertritt von Isonitrosobenzoylaceton verhindert. Andere, als Störkomponenten elektrochemisch wirksame Gasbestandteile der Luft, wie z. B. HpS, HCL, HCN usw. ergeben, da eine Umsetzung mit Isonitrosobenzoylaceton praktisch nicht stattfindet an beiden Elektroden gleiche elektrochemische Wirkungen mit gleicher elektrischer Polarität, d. h. sie verursachen kein elektrisches Differenzsignal im Schließungskreis der Zelle, so daß an den Anschlußleitungen 8 und 9 der beiden Elektroden ein nur vom

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Phosphorsäureestergehalt der Luft abhängiges elektrisches Signal entsteht.

Das Diaphragma muß so beschaffen sein, daß die Diffusion der in dem einen Elektrolytraum eingebrachten Hilfssubstanz zur Elektrode im anderen Elektrolytraum praktisch vernachlässigbar ist. Das Diaphragma kann z. B. eine Kunststofffolie oder eine Ionenaustauschermembran sein.

In Zellen mit verfestigtem Elektrolyten kann unter Umständen auch an Stelle eines Diaphragma eine für Ionen undurchlässige Trennwand mit einer kleinen öffnung vorgesehen werden, beispielsweise entsprechend der Zellenanordnung nach Fig. 2. Hier ist ein topfförmiges, den verfestigten Elektrolyten enthaltendes Zellengehäuse 10 vorgesehen, wobei Siebelektroden und 12 die Oberfläche des Elektron,/ v,«.— bedecken. Eine senkrechte Trennwand 13 zwischen den Elektroden unterteilt das Gehäuse in zwei Elektrolyträume 14- und 15· über eine kleine öffnung in der Trennwand am Gehäuseboden oder einen engen Spalt stehen die beiden Elektrolyträume miteinander in Verbindung. Damit läßt sich bei festem Elektrolyten ebenfalls die Diffusion der in einen Elektrolytraum eingebrachten Hilfssubstanz in den anderen Elektrolytraum in auereichendem Maße verhindern und die gewünschte Funktion der Zelle erreichen. Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, die öffnung in der Trennwand durch einen porösen Körper zu verschließen.

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Claims (8)

Hartmann & Braun 6000 Prankfurt, 13.0?.77 Aktiengesellschaft Gräfstraße 97 Lo/Ri Elektrochemische Meßzellen Patentansprüche:

1.) Elektrochemische Meßzelle zur Ermittlung der Konzentration schädlicher Gas- oder Flüssigkeitsbestandteile im Emissionsund Immissionsbereich, bei der zwei Elektroden aus gleichem Material mit dem Elektrolyten in Kontakt sind, eine Elektrode so beschaffen und angeordnet ist, daß das Gas zur Phasengrenze Elektrode-Elektrolyt gelangt und das elektrische Signal der Zelle als Maß für die Konzentration des Bestandteils ge- men: uu wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch die andere Elektrode so beschaffen und angeordnet ist, daß das Gas zur Phasengrenze gelangt, daß in der Umgebung einer Elektrode der

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Elektrolyt mit Hilfssubstanzen versetzt ist, die nur mit dem zu messenden Gasbestandteil reagieren und zu elektrochemisch wirksamen Reaktionsprodukten führen und daß Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß die Hilfssubstanzen und Reaktionsprodukte nicht zur anderen Elektrode gelangen.

2. Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrolyten ein Diaphragma angeordnet ist, um zwei Elektrolyträume herzustellen, von denen einer die Elektrode enthält, in deren Umgebung sich die eingebrachten Hilfssubstanzen befinden und daß das Diaphragma so beschaffen ist, daß die Diffusion der eingebrachten Hilfssubstanzen zur anderen Elektrode praktisch vernachlässigbar ist.

3. Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Meßzelle mit verfestigtem Elektrolyten eine für Ionen undurchlässige Trennwand im Elektrolyten angeordnet ist, um zwei Elektrolyträume herzustellen, von denen einer die Elektrode enthält, in deren Umgebung sich die eingebrachten Hilfssubstanzen befinden und daß die Trennwand eine kleine Öffnung aufweist*

4. Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine öffnung durch einen porösen Körper verschlossen ist.

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5. Elektrochemische Meßzellen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma eine Ionenaustauschermembran ist.

6. Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma eine Kunststofffolie ist.

7· Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 1 bis 6, zur Ermittlung der Konzentration von in Luft enthaltenen Phosphorsäureestern, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Silber bestehen und als eingebrachte Substanz ein Oxim, vorzugsweise Isonitrosobenzoylaceton verwendet ist.

8. Elektrochemische Meßzelle nach Anspruch 1 bis 6 mit einem wasserfreien Elektrolyten, zur Ermittlung der Konzentration

von in Luft enthaltenem Phosgen, « ^ ^kennzeichnet, daß

die Elektroden aus Silber bestehen und als Hiifschemikalie ein Alkohol, ein Amiη oder Wasser verwendet ist.

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