DE4027547A1 - Gas-sensor fuer komplexe gasgemische - Google Patents

Gas-sensor fuer komplexe gasgemische

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DE4027547A1
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Hanns Rump
Claus-Dieter Kohl
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    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
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Description

In der Patentanmeldung P 39 34 532.7 wurde die Notwendigkeit beschrieben, neben einem Sensorelement für oxidierbare Sub­ stanzen, z. B. einem SnO2-Sensorelement, auch einen Sensor für NO und/oder NO2 einzusetzen. Eine solche Kombination wirkt dem in P 39 34 532.7 beschriebenen Maskierungseffekt entgegen.
Als zweites Sensorelement ist in P 39 34 532.7 eine beheizte Phthalocyaninschicht vorgeschlagen worden.
In P 40 20 113.9 und P 40 25 117.9 sind dagegen n-leitende homogene Halbleiter vorgeschlagen. Dabei sind konkrete Materialkombinationen vorgeschlagen worden.
In der hier vorgestellten Anmeldung werden weitere Erfin­ dungen vorgestellt, die dem gleichen Zweck dienen. In jedem Fall wird nach Fig. 1 ein Sensorelement (1) zum Nachweis oxidierbarer Substanzen, z. B. ein beheiztes Zinndioxid- Sensorelement mit einem anderen Sensorelement (2) kombi­ niert, wobei die gasabhängigen elektrischen Ausgangssignale einer elektrischen Auswerteeinheit (3) zugeführt werden, die vorzugsweise aus einem Mikroprozessor besteht.
Die Auswertung des Signals des Sensorelementes (1) erfolgt gewichtet unter Berücksichtigung des Signals des Sensor­ elementes (2), z. B. nach dem Ausdruck
SA = (S₁ · x) + (S₂ · y)
SA = Ausgangssignal
S₁ = Sensorelement 1
S₂ = Sensorelement 2
x = Faktor
y = Faktor
und wird am Ausgang (4) zur Verfügung gestellt.
Erfindungsgemäß besteht das Sensorelement (2) aus einer An­ ordnung, bei der Stickoxide katalytisch aufgespalten werden (NO2 → NO+O), wobei der Sauerstoff in das Kristallgitter einer geeigneten Substanz eingebaut wird, welche eine hohe Beweglichkeit der Sauerstoffatome zuläßt und dabei den elektrischen Leitwert verändert.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Aufbau nach Fig. 2 zu nutzen:
Ein Träger (5) aus Al2O3 oder Silizium trägt eine Heiz­ schicht, die aus Heizbahnen aus Platin oder aus Polysilizium besteht. Der Heizstrom wird über die Kontakte (7) zugeführt. Auf der Heizschicht ist eine Schicht des eigentlichen Sensorelementes (9) aufgebracht, das elektrisch über die Kontakte (6) angeschlossen ist.
Auf dem Sensorelement ist ein als Katalysator (10) wirksames Material, z. B. Platine oder Palladium in feiner Verteilung aufgebracht. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Sensor­ element (2) mit Vanadat als Sensorelement (9) auszustatten.
Alternativ wird Vanadiumpentoxid ebenfalls vorteilhaft ein­ gesetzt, weil es ein Oxid mit hoher O-Beweglichkeit dar­ stellt. Um die Katalyse (Sauerstofftransport) zu verbessern, kann dem Vanadat im Bedarfsfall Fe, Cr oder W zugesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß Beimengungen zwischen 0,5% bis 5% die Reaktionseigenschaften nachhaltig verbessern.
In einer weiteren Variante wird vorgeschlagen, daß Sensor­ element (2) aus Chromoxid zu bilden, welches eine ca. 10%ige Beimengung von Nioboxid enthält. Bei Betriebstemperaturen von ca. 300oC ist das Material äußerst empfindlich gegenüber NO, gleichzeitig jedoch unempfindlich gegenüber CO oder CO2.
Vorzugsweise werden das Sensorelement (1) und das Sensor­ element (2) auf einem gemeinsamen Träger aufgebracht. Der Träger soll erfindungsgemäß auch die Auswerteeinheit (3) aufnehmen.

Claims (5)

1. Gas-Sensor zum Nachweis oxidierbarer Gase in einem kom­ plexen Gasgemisch, wobei neben einem auf oxidierbare Gase ansprechenden Sensorelement (1) aus vorzugsweise Zinn­ dioxid ein oder mehrere weitere Sensorelemente (2) zum Nachweis insbesondere von Stickoxiden dem Gas ausgesetzt werden und wobei eine gemeinsame elektronische Auswerte­ einheit (3) die elektrischen Signale der Sensorelemente gewichtet auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (2) NO oder NO2 nachweist und aus beheiztem Vanadat besteht.
2. Gas-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement aus beheiztem Vanadiumpentoxid be­ steht.
3. Gas-Sensor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vanadat oder dem Vanadiumpentoxid Fe oder Cr oder W zugesetzt ist.
4. Gas-Sensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement aus einer Mischung von Chromoxid und Nioboxid besteht.
5. Gas-Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement aus einer Mischung von Chromoxid zu 90% und aus Nioboxid zu 10% besteht.
DE19904027547 1989-10-17 1990-08-31 Gas-sensor fuer komplexe gasgemische Ceased DE4027547A1 (de)

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