DE4019707A1 - Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice - Google Patents

Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice

Info

Publication number
DE4019707A1
DE4019707A1 DE19904019707 DE4019707A DE4019707A1 DE 4019707 A1 DE4019707 A1 DE 4019707A1 DE 19904019707 DE19904019707 DE 19904019707 DE 4019707 A DE4019707 A DE 4019707A DE 4019707 A1 DE4019707 A1 DE 4019707A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
hydrophilic
hydrophobic
layers
liquid phase
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.)
Withdrawn
Application number
DE19904019707
Other languages
German (de)
Inventor
Karoly Dr Dobos
Maria Dobosne Gyulai
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.)
Endress and Hauser Gastec GmbH and Co
Original Assignee
Maria Dobosne Gyulai
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 Maria Dobosne Gyulai filed Critical Maria Dobosne Gyulai
Priority to DE19904019707 priority Critical patent/DE4019707A1/en
Publication of DE4019707A1 publication Critical patent/DE4019707A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011Sample conditioning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (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)

Abstract

Gas barrier for use with gas sensors comprising a liq. film which seals the whole cross section of the gas inlet orifice. The gas barrier film is mounted e.g. on a hydrophobic or hydrophilic support, mounted between two or more hydrophobic and/or hydrophilic layers, or mounted on a hydrophilic support which is in turn placed between two or more hydrophobic layers. The hydrophobic layers are e.g. PTFE, polyethylene, polypropylene or porous plastic film and the hydrophilic layers are e.g. of glass wool, glass paper, glass frit or hydrophilic plastics layers e.g. polyethylene or polypropylene. Pref. the hydrophilic support is porous and the pores are full or only partially filled. The carrier for the liq. phase is e.g. the hydrophobic teflon or other electrode support film for the measuring electrode of the electrochemical cell. USE/ADVANTAGE - The liq. gas barrier film controls passage of gas to be determined in the atmos. to a gas sensor of any type, such as semiconductor oxide sensors, pellistors, MOSFET-gas sensors, electrochemical sensors, etc., by physical means such as diffusion, dissolution, etc.. Controlling the flow of gas to the sensor surface causes the sensor to retain its catalytic activity for longer periods so that its sensitivity and output signal are retained for a long time.

Description

Gassensoren aller Art (Halbleiter-Oxid-Sensoren, Pellistoren, MOSFET-Gassensoren, elektrochemische Sensoren usw.) haben die Aufgabe Gaskonzentrationen in der Umgebung zu messen. Werden die Sensoren den vorhandenen Gasen in der atmosphärischen Umgebung direkt ausgesetzt, wird das Signal meistens sehr stark von der Reaktionsgeschwindigkeit der Sensoroberfläche (meistens von deren katalytische Aktivität) abhängen.Gas sensors of all kinds (semiconductor oxide sensors, pellistors, MOSFET gas sensors, electrochemical sensors, etc.) have them Task to measure gas concentrations in the area. Will the Sensors the gases present in the atmospheric environment directly exposed, the signal is mostly very strongly from the Response speed of the sensor surface (mostly from its catalytic activity).

Diese Reaktionsfähigkeit (katalytische Aktivität) wird mit der Zeit abgebaut. Dies hat zur Folge, daß die Empfindlichkeit (Sensorsignal), welche anfangs sehr groß ist, mit der Zeit nachläßt.This reactivity (catalytic activity) is with the Time reduced. As a result, the sensitivity (Sensor signal), which is initially very large over time subsides.

Unser Lösungsweg schlägt vor, daß vor dem Sensor eine Gasbarriere eingebaut wird. Durch diese Gasbarriere kann das zu messende Gas durch einen physikalischen Prozeß zu dem eigentlichen Sensorelement gelangen. Als physikalischer Prozeß eignet sich die Auflösung und/oder Diffusion durch einen Flüssigkeitsfilm am besten. Wenn als Gasbarriere eine stabile Flüssigkeit gewählt wird, wie Wasser, Silikonöl, Säuren usw., die in der normalen Atmosphäre eine lange Beständigkeit haben, wird die Gasauflösung und der Diffusionsprozeß durch diese Barriere immer nur von physikalischen Parametern, wie Temperatur, Druck usw. abhängen. Diese Parameter sind aber konstant zu halten, meßbar und sind keinem Alterungsprozeß unterworfen.Our solution suggests that a gas barrier in front of the sensor is installed. The gas to be measured can pass through this gas barrier through a physical process to the actual Arrive sensor element. Suitable as a physical process the dissolution and / or diffusion through a liquid film on best. If a stable liquid is chosen as the gas barrier will, like water, silicone oil, acids, etc., which in the normal Atmosphere will have a long life Gas dissolution and the diffusion process through this barrier always only physical parameters such as temperature, pressure, etc. depend. However, these parameters must be kept constant and measurable and are not subject to any aging process.

Die technische Schwierigkeit ist dabei, daß die Schichtdicke des Flüssigkeitsfilmes absolut konstant bleiben muß. Dies kann dadurch geschehen, daß dieser Flüssigkeitsfilm auf einen Träger aufgebracht wird. Hier eignen sich verschiedene poröse Träger, wie poröse Folien aus hydrophilen und hydrophoben Kunststoffen, Glaswolle, Glaspapier, Glasfritten und Filtermaterial.The technical difficulty is that the layer thickness of the Liquid film must remain absolutely constant. This can happen that this liquid film on a support is applied. Various porous supports are suitable here, like porous foils made of hydrophilic and hydrophobic plastics, Glass wool, glass paper, glass frits and filter material.

Insbesondere sind solche Gasbarrieren für elektrochemische Zellen interessant, die in einem Gasdiffusionsbegrenzungsmodus arbeiten sollen.Such gas barriers are in particular for electrochemical cells interesting that work in a gas diffusion limitation mode should.

Beispiel 1example 1

Ein elektrochemischer Sensor zum Nachweis von Kohlenmonoxid, bestehend aus drei Platin-Katalysatorschichten, aufgebracht auf hydrophober Teflonfolie, wobei die Arbeitselektrode von außen mit einer porösen hydrophilen sehr dünnen Schicht beschichtet wird. Diese Beschichtung kann z. B. durch Vakuum-Aufdampf-Verfahren, Ionen-Beschuß oder die Aufbringung einer nicht löslichen Metallschicht erfolgen. Die elektrochemische Zelle enthält einen Elektrolyt aus Schwefelsäure, wobei der Elektrolytkanal so ausgefüllt wird, daß er an der äußeren Fläche der Arbeitselektrode durch einen elektrolytleitenden Kanal mit dem Elektrolyt in Kontakt kommen kann. Über dieser Arbeitselektrode ist jetzt noch eine weitere poröse Teflonfolie auszuspannen, damit die Elektrolytschicht, die an der äußeren Oberfläche der Arbeitselektrode gleichmäßig verteilt ist, nicht direkt mit der Außenwelt in Berührung kommt. Durch diesen einige µm dünnen Elektrolytfilm kann das Gas nicht ungehindert auf die Arbeitselektrode gelangen, sondern muß sich zuerst in der Flüssigkeit auflösen, um dann in die Poren der Elektrode einzudringen. Durch diese Auflösung und dem Austritt aus dem Elektrolyt wird die Konzentration drastisch reduziert und die Gaszufuhr durch diesen Transporteffekt bestimmt. An electrochemical sensor for the detection of carbon monoxide, consisting of three platinum catalyst layers applied to hydrophobic Teflon film, with the working electrode from the outside a porous hydrophilic very thin layer is coated. This coating can e.g. B. by vacuum evaporation method, Ion bombardment or the application of a non-soluble Metal layer done. The electrochemical cell contains one Electrolyte from sulfuric acid, the electrolyte channel so is filled in that it is on the outer surface of the Working electrode through an electrolyte-conducting channel with the Electrolyte can come into contact. About this  Working electrode is now another porous Teflon film unclamp so the electrolyte layer attached to the outer Surface of the working electrode is evenly distributed, not comes into direct contact with the outside world. Through this some µm thin electrolyte film, the gas can not freely on the Working electrode, but must first in the Dissolve liquid, then into the pores of the electrode to penetrate. Through this dissolution and exit from the The concentration is drastically reduced and the electrolyte Gas supply determined by this transport effect.  

GassensoranordnungGas sensor arrangement

Eine Anordnung zur Begrenzung des Gaseintritts bei Gassensoren aller Art (wie elektrochemische Gassensoren, Pellistoren, Halbleiter, Halbleiter-Oxid-Gassensoren und optische Gassensoren) dadurch gekennzeichnet, daß das Gas das in den Sensor eintritt oder einströmt vorher mit einer Gasbarriere aus flüssigem Material aller Art (wie fließende Flüssigkeit, Lösungen, Mischungen, gelartige Flüssigkeiten, erstarrte Flüssigkeiten, gummiartige-, Silicone-, polymere Flüssigkeiten) in Kontakt tritt.An arrangement for limiting gas entry in gas sensors of all kinds (such as electrochemical gas sensors, pellistors, Semiconductors, semiconductor oxide gas sensors and optical gas sensors) characterized in that the gas entering the sensor or flows in beforehand with a gas barrier made of liquid All kinds of material (such as flowing liquid, solutions, Mixtures, gel-like liquids, solidified liquids, rubber-like, silicone, polymeric liquids) in contact occurs.

Claims (15)

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbarriere ein Flüssigkeitsfilm ist, der den ganzen Querschnitt der Gaseinlaßöffnung versperrt.Claim 1, characterized in that the gas barrier is a liquid film which blocks the entire cross section of the gas inlet opening. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Gasfilm auf einem hydrophoben oder hydrophilen Träger aufgebracht ist.Claim 2, characterized in that this gas film on a hydrophobic or hydrophilic carrier is applied. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Flüssigkeitsfilm zwischen zwei oder mehreren hydrophoben und/oder hydrophilen Schichten aufgebracht sind.Claim 3, characterized in that this liquid film between two or more hydrophobic and / or hydrophilic layers are upset. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbarrieren-Flüssigphasen auf einem hydrophilen Träger aufgebracht ist und dieser Träger zwischen zwei oder mehreren hydrophoben Schichten plaziert ist.Claim 4 characterized in that the gas barrier liquid phases a hydrophilic carrier is applied and this carrier is placed between two or more hydrophobic layers. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Schichten Teflon, Polyethylen, Polypropylen usw. poröse Kunststoff-Folien sind und die hydrophilen Schichten Glaswolle, Glaspapier, Glasfritten oder hydrophile Kunststoff-Schichten wie Polyethylen, Polypropylen sind.Claim 5 characterized in that the hydrophobic layers are Teflon, Polyethylene, polypropylene, etc. are porous plastic films and the hydrophilic layers of glass wool, glass paper, glass frits or hydrophilic plastic layers such as polyethylene, polypropylene are. Anspruch 6, nach 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophile Träger porös ist und die Poren voll oder nur teilweise ausgefüllt sind.Claim 6, after 1-5, characterized in that the hydrophilic carrier is porous and the pores are fully or partially filled. Anspruch 7, nach 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für die Flüssigphase der hydrophoben Teflon- oder anderen Elektrodenträgerfolie der Meßelektrode der elektrochemischen Zelle ist. Claim 7, according to 1-6, characterized in that the carrier for the liquid phase of the hydrophobic Teflon or other electrode carrier foil Measuring electrode of the electrochemical cell.   Anspruch 8, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Flüssigphase das hydrophobe Trägermaterial der Elektrode der elektrochemischen Zelle ist, wobei die obere Schicht des Trägermaterials teilweise im hydrophile Schichten umgewandelt wurde oder eine zusätzliche Schicht aufgebracht ist, und auf dieser Schicht oder in den Poren oder teilweise nur in diesen Poren die Flüssigphase enthalten ist.Claim 8, according to claim 7, characterized in that the carrier of the liquid phase hydrophobic support material for the electrochemical electrode Cell is, with the upper layer of the carrier material partially was converted into hydrophilic layers or an additional Layer is applied, and on this layer or in the pores or partly only contain the liquid phase in these pores is. Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigphase das gleiche Material wie der Elektrolyt der elektrochemischen Zelle ist.Claim 9 characterized in that the liquid phase is the same Material like the electrolyte of the electrochemical cell. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigphasige Gasbarriere mit einem Flüssigkeitsleiter, mit dem Elektrolytreservoir der elektrochemischen Zelle verbunden ist.Claim 10 characterized in that the liquid phase gas barrier with a liquid conductor, with the electrolyte reservoir electrochemical cell is connected. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Gasbarriere eine Flüssigkeit ist, durch die das zu messende Gas diffundieren muß.Claim 11 characterized in that the liquid gas barrier a Is liquid through which the gas to be measured must diffuse. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigphasige Gasbarriere das zu messende Gas an die Außenseite des Sensors absorbiert und an die Innenseite des Sensors desorbiert.Claim 12 characterized in that the liquid phase gas barrier Gas to be measured is absorbed on the outside of the sensor and on desorbed the inside of the sensor. Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigphasige Gasbarriere das Gas auflöst und durch diese Auflösung einen Gasdampfdruck innerhalb des Sensors verursacht.Claim 13, characterized in that the liquid phase gas barrier Dissolves gas and through this dissolution a gas vapor pressure inside the sensor. Anspruch 14, nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigphase nicht den gesamten Querschnitt des Gaseinlasses ausfüllt, sondern zwischen der Flüssigphase (auf Trägermaterial) kleine Gaskanäle gebildet werden und das zu messende Gas aus diesen Gaskanälen in die Flüssigphase absorbiert und danach wieder desorbiert und sich ein chromatographischer Effekt abspielt.Claim 14, according to Claim 12, characterized in that the liquid phase does not cover the entire Fills the cross section of the gas inlet, but between the Liquid phase (on carrier material) formed small gas channels and the gas to be measured from these gas channels into the Liquid phase is absorbed and then desorbed and settled plays chromatographic effect. Anspruch 15, nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser chromatographische Effekt nach entsprechender Wahl von Absorptionsflüssigkeiten zu einer Verbesserung der Querempfindlichkeiten führt.Claim 15, according to claims 12 and 14, characterized in that this chromatographic effect after appropriate choice of absorption liquids to a Leads to improvement in cross-sensitivity.
DE19904019707 1990-06-21 1990-06-21 Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice Withdrawn DE4019707A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904019707 DE4019707A1 (en) 1990-06-21 1990-06-21 Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904019707 DE4019707A1 (en) 1990-06-21 1990-06-21 Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4019707A1 true DE4019707A1 (en) 1992-01-02

Family

ID=6408751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904019707 Withdrawn DE4019707A1 (en) 1990-06-21 1990-06-21 Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4019707A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028658A1 (en) * 1994-04-15 1995-10-26 W.L. Gore & Associates, Inc. An underground monitoring system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028658A1 (en) * 1994-04-15 1995-10-26 W.L. Gore & Associates, Inc. An underground monitoring system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19939011C1 (en) Electrochemical gas sensor for determining oxidized gas has an electrolyte and gas permeable membrane
US3756923A (en) Method of determining so2 concentration
EP1062501B1 (en) Reference electrode
DE60035017T2 (en) Hydrogen gas sensor
EP1955051B1 (en) Hydrogen sensor
DE3841621C2 (en)
AT508976B1 (en) HUMIDITY SENSOR
DE19848112C2 (en) Minimally invasive sensor system
DE19781639B4 (en) Electrochemical sensor with a non-aqueous electrolyte system
EP1600768B1 (en) Ammonia sensor
Schiavon et al. Amperometric monitoring of sulphur dioxide in liquid and air samples of low conductivity by electrodes supported on ion-exchange membranes
DE60026703T2 (en) Apparatus for measuring and detecting acetylene dissolved in a fluid
EP1007938B1 (en) Device and method for sampling in liquid phases using a diffusion body and an analyte-binding phase
DE102011054501A1 (en) Sensor and method for manufacturing a sensor
AT398132B (en) DEVICE FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF A REAGENT
Dorset et al. Excess electrical noise during current flow through porous membranes separating ionic solutions
DE102013007872B4 (en) Electrochemical gas sensor, process for its production and its use
DE2039924C3 (en) Oxygen sensor
DE102005003910B4 (en) Electrochemical transducer array and its use
EP0546032A1 (en) Immobilization of organic macromolecules or biopolymers in a polymer membrane.
DE4019707A1 (en) Controlling gas transport to gas sensors - using liq. film over gas inlet orifice
US20030121309A1 (en) Device and method for measuring alcohol vapour concentration
DE19929264A1 (en) Universal transducer
EP0645621A2 (en) Sensor
EP0693180B1 (en) Ammonia sensor

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ENDRESS + HAUSER GASTEC GMBH + CO, 44227 DORTMUND,

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ENDRESS + HAUSER CONDUCTA GESELLSCHAFT FUER MESS-

8110 Request for examination paragraph 44
8130 Withdrawal