DE3529335A1 - Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter - Google Patents

Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter

Info

Publication number
DE3529335A1
DE3529335A1 DE19853529335 DE3529335A DE3529335A1 DE 3529335 A1 DE3529335 A1 DE 3529335A1 DE 19853529335 DE19853529335 DE 19853529335 DE 3529335 A DE3529335 A DE 3529335A DE 3529335 A1 DE3529335 A1 DE 3529335A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
sensitive phase
phase
solid
ion conductor
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
Application number
DE19853529335
Other languages
English (en)
Other versions
DE3529335C2 (de
Inventor
Gerhard-Ludwig Schlechtriemen
Gerhard Dipl Chem Hoetzel
Werner Dipl Phys Dr Weppner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Draegerwerk AG and Co KGaA
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draegerwerk AG and Co KGaA, Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority to DE19853529335 priority Critical patent/DE3529335A1/de
Priority to FR868611713A priority patent/FR2586298B1/fr
Priority to GB8619815A priority patent/GB2180071B/en
Priority to JP61190698A priority patent/JPS6243560A/ja
Priority to US06/898,904 priority patent/US4710848A/en
Publication of DE3529335A1 publication Critical patent/DE3529335A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3529335C2 publication Critical patent/DE3529335C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörperkette zur Messung der Aktivität einer Komponente eines Gemisches, insbe­ sondere zur Partialdruckbestimmung einer Komponente eines Gasgemisches, unter Verwendung eines festen Ionen­ leiters, welcher auf der einen Seite mit einer Referenz­ phase und auf der anderen Seite mit einer für die nachzu­ weisende Gaskomponente gassensitiven Phase in Verbindung steht, wobei an der Referenzphase und an der gassen­ sitiven Phase Ableitelektroden vorgesehen sind.
Eine derartige Festkörperkette ist aus der DE-OS 29 26 172 bekannt geworden. Bei dieser Festkörperkette ist bei­ spielsweise zur Messung des Partialdruckes von Chlor ein fester Ionenleiter aus LiAlCl4 vorgesehen, welcher als gassensitive Phase einen Zusatz aus AlCl3 besitzt, mit welcher der feste Ionenleiter im Phasengleichge­ wicht steht. Das nachzuweisende Chlor beeinflußt die gassensitive Phase und damit zwischen gassensitiver Phase und Ionenleiter das Phasengleichgewicht in der Weise, daß die Aktivität der beweglichen Ionen an der Phasengrenze festgelegt wird. Zwischen der Referenz­ elektrode und der gassensitiven Phase ist mit Hilfe jeweils einer Ableitelektrode eine elektromotorische Kraft (EMK) abgreifbar. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Einstellung der dem Partialdruck des nachzuweisenden Gases entsprechenden EMK häufig erst nach einer für die Praxis unerwünscht langen Ansprechzeit erfolgt.
Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß sich ein stabiles Meßsignal erst nach Tagen einstellt, wodurch ebenfalls ein Ansprechen auf sich schnell verändernde Konzen­ trationswerte nicht gegeben ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu­ grunde, eine Festkörperkette der genannten Art so zu verbessern, daß ihre Ansprechzeit gerade für niedrige Partialdrücke der nachzuweisenden Gaskomponenten zumindest soweit verringert wird, daß ein stabiles Meß­ signal im Bereich von Minuten ausgebildet wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die gas­ sensitive Phase einen Zusatz einer die elektronische Leitfähigkeit erhöhende, und mit den Bestandteilen der sensitiven Phase und dem nachzuweisenden Gas chemisch nicht reagierende Substanz enthält.
Ein solcher Zusatz zur gassensitiven Phase bewirkt eine katalytische Aufbereitung der nachzuweisenden Komponente auf der Oberfläche der gassensitiven Phase in der Weise, daß die nachfolgenden Kopplungsschritte in der Festkörper­ kette bis zum Ionenleiter zur Erzeugung der EMK be­ schleunigt ablaufen können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß die Substanz aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalloxidverbindung, z. B. Pt oder PtOx, be­ steht.
Zweckmäßigerweise wird die Substanz als eine Misch­ phase mit der gassensitiven Phase ausgebildet, so daß sich eine Mischkristallstruktur ausbilden kann, bei­ spielsweise durch Dotieren der aus AgCl entstehenden gassensitiven Phase mit CaCl2.
In besonderes günstiger Weise kann die Zumischung der Substanz zur gassensitiven Phase in der Weise ge­ schehen, daß eine in ihrer Zusammensetzung sich senkrecht zur Trennfläche fortschreitend ändernde Mischung beider Bestandteile als Übergangszone ge­ bildet ist. Durch diese graduierte Abstufung wird die Gesamtimpedanz der Festkörperkette verringert, so daß aus meßtechnischer Sicht die EMK als stromlose Potential­ differenz zwischen den Ableitelektroden leichter be­ stimmt werden kann. Eine solche Übergangszone kann auch zwischen Referenzelektrode und Ionenleiter vorgesehen sein.
Besitzt die Festkörperkette eine zusätzliche Trenn­ schicht zwischen Ionenleiter und gassensitiver Phase, ist diese Übergangszone zwischem dem Ionenleiter und der Trennschicht sowie zwischen der Trennschicht und der gassensitiven Phase auszubilden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der einzigen Figur dargestellt und im folgenden näher er­ läutert:
Die in der Figur im Schnitt dargestellte Festkörperkette besteht aus einem festen Ionenleiter 1, an welchen sich die gassensitive Phase 2 als Meßelektrode an­ schließt. Ionenleiter 1 und gassensitive Phase 2 sind jeweils mit einer Ableitelektrode 3, 4 in Ver­ bindung gebracht; dabei dient die Ableitelektrode 3 gleichzeitig als Referenzelektrode. An den Ableit­ elektroden 3, 4 befinden sich Leitungsdrähte 5, 6, an denen das entsprechende Meßsignal abgegriffen und einer nicht dargestellten Auswerteeinheit zugeführt wird. In der gassensitiven Phase 2 ist das Grund­ material 7 durch Kreise dargestellt, zwischen denen die beigemischte, die elektronische Leitfähigkeit er­ höhende Substanz 8, durch Kreuze dargestellt, einge­ bracht.
Die Festkörperkette am Beispiel zur Bestimmung des Chlorpartialdruckes besteht aus dem festen Ionen­ leiter 1 Ag-β-Aluminiumoxid. Das Grundmaterial 7 der gassensitiven Phase 2 ist AgCl und die zusätzliche Substanz 8 Platin. Die Ableitelektrode 3 als Referenz­ elektrode besteht aus Ag, die Ableitelektrode 4 aus einem Pt-Netz.
Zur praktischen Ausgestaltung einer Festkörperkette werden deren Außenflächen mit Ausnahme der gassen­ sitiven Phase noch mit einer inerten, in der Zeichnung nicht dargestellten, Verkapselung versehen.

Claims (6)

1. Festkörperkette zur Messung der Aktivität einer Komponente eines Gemisches, insbesondere zur Partialdruckbestimmung einer Komponente eines Gas­ gemisches, unter Verwendung eines festen Ionenleiters, welcher auf der einen Seite mit einer Referenzphase und auf der anderen Seite mit einer für die nachzu­ weisende Gaskomponente gassensitiven Phase in Ver­ bindung steht, wobei an der Referenzphase und an der gassensitiven Phase Ableitelektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gassensitive Phase (2) einen Zusatz einer die elektronische Leit­ fähigkeit erhöhende, und mit den Bestandteilen (7) der sensitiven Phase (2) und dem nachzuweisenden Gas chemisch nicht reagierende Substanz (8) enthält.
2. Festkörperkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (8) ein der gassensitiven Phase (2) beigemischtes Edelmetall ist.
3. Festkörperkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (8) eine der gassensitiven Phase (2) beigemischte Edelmetalloxidverbindung ist.
4. Festkörperkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (8) aus einer zu der gassensitiven Phase (2) homologen, mit ihr eine Mischkristall­ struktur ausbildenden, Verbindung besteht.
5. Festkörperkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischem dem festen Ionenleiter (1) und der gassensitiven Phase (2) eine in ihrer Zu­ sammensetzung sich senkrecht zur Trennfläche (9) fort­ schreitend ändernde Mischung beider Bestandteile (7, 8) als Übergangszone gebildet ist.
6. Festkörperkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangszone bei einer dem festen Ionenleiter (1) von der gassensitiven Phase (2) trennenden Trennschicht zwischem dem Ionenleiter (1) und der Trennschicht so­ wie zwischen der Trennschicht und der gassensitiven Phase (2) gebildet ist.
DE19853529335 1985-08-16 1985-08-16 Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter Granted DE3529335A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853529335 DE3529335A1 (de) 1985-08-16 1985-08-16 Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter
FR868611713A FR2586298B1 (fr) 1985-08-16 1986-08-07 Chaine de corps solides pour des mesures d'activite a l'aide d'un conducteur d'ions solide
GB8619815A GB2180071B (en) 1985-08-16 1986-08-14 Solid state galvanic cell for activity measurement
JP61190698A JPS6243560A (ja) 1985-08-16 1986-08-15 混合物成分の活性を測定するための固体電池
US06/898,904 US4710848A (en) 1985-08-16 1986-08-21 Solid state cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853529335 DE3529335A1 (de) 1985-08-16 1985-08-16 Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3529335A1 true DE3529335A1 (de) 1987-02-26
DE3529335C2 DE3529335C2 (de) 1988-05-11

Family

ID=6278623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853529335 Granted DE3529335A1 (de) 1985-08-16 1985-08-16 Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4710848A (de)
JP (1) JPS6243560A (de)
DE (1) DE3529335A1 (de)
FR (1) FR2586298B1 (de)
GB (1) GB2180071B (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3923193A1 (de) * 1989-07-13 1991-01-24 Max Planck Gesellschaft Grenzstromsensor zum messen des partialdrucks eines gases
US5543025A (en) * 1995-01-30 1996-08-06 The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer Solid state oxygen sensor
US5695624A (en) * 1995-01-30 1997-12-09 The Regents Of The Univeristy Of California Solid state oxygen sensor
US6277256B1 (en) 1999-05-17 2001-08-21 The Regents Of The University Of California Enhanced electrodes for solid state gas sensors
US10333123B2 (en) 2012-03-01 2019-06-25 Johnson Ip Holding, Llc High capacity solid state composite cathode, solid state composite separator, solid-state rechargeable lithium battery and methods of making same
US9793525B2 (en) 2012-10-09 2017-10-17 Johnson Battery Technologies, Inc. Solid-state battery electrodes
US10566611B2 (en) 2015-12-21 2020-02-18 Johnson Ip Holding, Llc Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication
US10218044B2 (en) 2016-01-22 2019-02-26 Johnson Ip Holding, Llc Johnson lithium oxygen electrochemical engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2923483A1 (de) * 1979-06-09 1980-12-11 Bosch Gmbh Robert Polarographischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen, insbesondere in abgasen von verbrennungsmotoren

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2930015A (en) * 1955-12-14 1960-03-22 Honeywell Regulator Co Gas detecting apparatus
NL6901021A (de) * 1969-01-22 1970-07-24
JPS5937779B2 (ja) * 1977-04-20 1984-09-12 株式会社豊田中央研究所 酸素濃度検出素子
GB1601119A (en) * 1977-11-30 1981-10-28 Nat Res Dev Gas sensors
DE2806464C3 (de) * 1978-02-15 1980-09-11 Garching Instrumente, Gesellschaft Zur Industriellen Nutzung Von Forschungsergebnissen Mbh, 8000 Muenchen Elektrisches Bauelement
JPS54151089A (en) * 1978-05-18 1979-11-27 Nissan Motor Solid electrolyte paste
JPS5916831B2 (ja) * 1978-07-24 1984-04-18 日産自動車株式会社 膜構造型酸素センサ−の製造方法
US4313338A (en) * 1978-08-18 1982-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Gas sensing device
JPS5537920A (en) * 1978-09-11 1980-03-17 Toyota Motor Corp Production of oxygen sensor element
JPS5614149A (en) * 1979-07-16 1981-02-10 Nissan Motor Co Ltd Forming method for solid-state electrolyte thin film for oxygen sensor
FR2531222A1 (fr) * 1982-08-02 1984-02-03 Elf Aquitaine Dispositif electrochimique de mesure de la pression partielle en oxygene dans une atmosphere gazeuse ou liquide
DE3516315A1 (de) * 1985-05-07 1986-11-13 Draegerwerk Ag Verfahren zur messung der aktivitaet einer komponente eines mediums, insbesondere zur partialdruckmessung einer komponente eines gasgemisches

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2923483A1 (de) * 1979-06-09 1980-12-11 Bosch Gmbh Robert Polarographischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen, insbesondere in abgasen von verbrennungsmotoren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Topics in Applied Physics Solid Electrolytes 1977, Springer Verlag, S. 135-137 *

Also Published As

Publication number Publication date
GB8619815D0 (en) 1986-09-24
JPS6243560A (ja) 1987-02-25
FR2586298B1 (fr) 1989-12-01
JPH0470584B2 (de) 1992-11-11
US4710848A (en) 1987-12-01
GB2180071B (en) 1990-01-24
DE3529335C2 (de) 1988-05-11
GB2180071A (en) 1987-03-18
FR2586298A1 (fr) 1987-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10137523B4 (de) Zündkerze
DE2820474C2 (de) Elektrochemischer Meßfühler
DE2232769C3 (de) Galvanisches Element P.R. Mallory & Co. Ine, Indiana¬
WO2007036454A1 (de) Gassensor
WO2002042759A1 (de) Elektrochemisches analyseverfahren, zugehörige anordnungen und deren verwendung
DE3529335A1 (de) Festkoerperkette zur aktivitaetsmessung mit festem ionenleiter
EP0173800A2 (de) Elektrochemische Messzelle mit Zusatzelektrode
CH648413A5 (de) Gegenueber halogenidionen in loesung empfindliche elektrochemische elektrode.
DE1852237U (de) Fuehlerelement fuer einen hygrostaten.
DE3247575C2 (de)
DE2210532A1 (de) Vorrichtung zur Messung der Silberionenaktivität
DE102011078887B4 (de) Gassensorelement und Gassensor
EP1415144A2 (de) Schichtverbund und mikromechanisches sensorelement, insbesondere gassensorelement, mit diesem schichtverbund
DE69414260T2 (de) Brennstoffzellen
DE3934302C2 (de)
DE3150435C2 (de)
DE69720330T2 (de) Gassensor
DE3729079C1 (de) Kolorimetrisches Pruefroehrchen mit Vorbehandlungsbereich und Anzeigebereich
DE2615346B2 (de) Dental-Amalgam
DE2720474A1 (de) Fuehler zum abfuehlen der konzentration einer spezies in einem fluid
DE1598196A1 (de) Elektrochemische Apparatur
DE3639312A1 (de) Festkoerperelektrode zur bestimmung von natriumionenkonzentrationen in loesungen
DE60112425T2 (de) Voltammetrische Analyse unter Verwendung einer Amalgamelektrode
DE3316670A1 (de) Elektrodensystem fuer voltametrische messungen
DE19857470A1 (de) Elektrochemischer Meßfühler

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee