DE4301077C2

DE4301077C2 - Pressure and / or force sensor

Info

Publication number: DE4301077C2
Application number: DE19934301077
Authority: DE
Inventors: August Prof Dr Winsel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-16
Filing date: 1993-01-16
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2013-01-17
Also published as: DE4301077A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine als Drucksensor bezeich nete Vorrichtung zur Druck- und/oder Kraftmessung mit Hilfe einer Metall/Wasserstoffzelle.The present invention relates to a pressure sensor Nete device for pressure and / or force measurement using a Metal / hydrogen cell.

In der elektrochemischen Meßtechnik spielt die Wasserstoffelek trode als Ausgangspunkt der elektrochemischen Spannungsreihe eine überragende Rolle. Der Begriff pH-Wert basiert auf ihrer thermo dynamischen Funktion. In der Form wasserstoffumspülter, plati nierter Platinbleche war sie vielen Forschern ein bedeutsames je doch auch empfindsames Werkzeug. Wesentliche Verbesserungen hat hier die Schaffung der sogenannten Wasserstoff- Diffusionselektroden gebracht, die aus porösen, elektrokataly tisch wirkenden Körpern bestehen und den Wasserstoff unter leich tem Überdruck in direktem Kontakt von Gas/Elektrodenkörper/Elek trolyt an der Dreiphasengrenze halten. In dieser Konstruktions weise können Wasserstoffelektroden heute mit hohen Stromdichten (100 mA/cm²) in anodischer und kathodischer Richtung belastet werden, wobei sie sich absolut reversibel verhalten. Dieses be sagt, daß bei Annäherung eines anodischen wie kathodischen Meß stromes an den Wert Null sich immer wieder derselbe Potentialwert einstellt.In electrochemical measuring technology, the hydrogen electrode plays an outstanding role as the starting point for the electrochemical voltage series. The term pH is based on its thermodynamic function. In the form of hydrogen-coated, platinum-coated platinum sheets, it was an important but also sensitive tool for many researchers. Significant improvements have been made here by the creation of the so-called hydrogen diffusion electrodes, which consist of porous, electrocatalytically active bodies and hold the hydrogen under slight overpressure in direct contact between the gas / electrode body / electrolyte at the three-phase boundary. In this design, hydrogen electrodes can be loaded with high current densities (100 mA / cm ² ) in the anodic and cathodic direction, whereby they behave absolutely reversibly. This says that when an anodic and cathodic measuring current approaches zero, the same potential value is always set.

Wie sehr sich die Technik der Wasserstoffelektrode entwickelt hat, geht aus einer Vielzahl von Patenten und wissenschaftlichen Veröffentlichungen hervor. So ist die sogenannte Doppelskelett- Katalysator-Elektrode für Wasserstoff in dem Buch E. Justi und A. Winsel, "Kalte Verbrennung - Fuel Cells", Steiner-Verlag, Wiesba den (1962) beschrieben. In der EP-PS 144002 wird eine hydrophobe Wasserstoffelektrode mit Raney-Nickel als Katalysator und PTFE als hydrophobem Bindemittel offenbart, die mit Erfolg in der Wasserstoff-Elektrolyse verwendet wird. Sie ist aber auch ver wendbar in der Wasserstoff-Entwicklungszelle gemäß DE-PS 35 32 335. Diese Patentschrift offenbart eine galvanische Zelle, in der in einer zum Strom äquivalenten Menge ein Gas, entweder Wasser stoff oder Sauerstoff, erzeugt wird. Insbesondere kann die Ent wicklung von Wasserstoff ohne Zuführung von äußerer Energie er folgen, wenn man eine Zink-Elektrode in Kombination mit einer Wasserstoff-Generatorelektrode verwendet, die beide in einem vor zugsweise alkalischen Elektrolyten betrieben werden. Durch Kurz schluß der Zelle über einen konstanten oder auch veränderlichen Widerstand lassen sich beliebige zeitliche Wasserstoff- Erzeugungsprofile realisieren. Da die erzeugte Wasserstoffmenge äquivalent zum elektrischen Strom ist, können wegen dessen außer ordentlich empfindlicher Dosierbarkeit kleinste Flüssigkeitsmen gen mit entsprechender Genauigkeit gefördert werden. Als Abwand lung eines in großen Stückzahlen erzeugten Produktes der Batterie-Industrie ist die Zelle zudem auch sehr preiswert. Die Metall/Wasserstoffzelle gemäß DE-PS 35 32 335 besteht aus folgen den Teilen:How much the technology of the hydrogen electrode is developing has come from a variety of patents and scientific Publications. So the so-called double skeleton Catalyst electrode for hydrogen in the book E. Justi and A. Winsel, "Cold Combustion - Fuel Cells", Steiner-Verlag, Wiesba (1962). EP-PS 144002 describes a hydrophobic Hydrogen electrode with Raney nickel as a catalyst and PTFE disclosed as a hydrophobic binder that successfully in the Hydrogen electrolysis is used. But it is also ver reversible in the hydrogen development cell according to DE-PS 35 32 335. This patent discloses a galvanic cell in which in an amount equivalent to electricity, a gas, either water substance or oxygen. In particular, the Ent development of hydrogen without the addition of external energy follow when you combine a zinc electrode with one Hydrogen generator electrode used, both in one before preferably operated alkaline electrolytes. By short conclusion of the cell over a constant or also variable Resistance can be any temporal hydrogen Realize generation profiles. Because the amount of hydrogen generated is equivalent to electrical current, because of this, except neatly sensitive dosing small amounts of liquid conditions are promoted with appropriate accuracy. As a precaution development of a product of large quantities The battery industry is also very inexpensive. The Metal / hydrogen cell according to DE-PS 35 32 335 consists of follow the parts:

- A housing with a cup part and a lid part, the are connected electrolyte-tight by a plastic seal;
- a multilayer, biporous hydrogen electrode, the a hydrophilic system of electrolyte-filled pores and a hydro phobic system has gas-filled pores and to the bottom of the cup ordered a fine-pored hydrophobic layer made of PTFE which covers openings in the bottom of the cup;
- a porous or powdered metal electrode made of Cadmi um or zinc, which is in the lid space and which has a Ion exchange membrane and / or via a porous separator the hydrogen electrode is connected,
- an amount of electrolyte covering the hydrophilic pores and cavities fills spaces in the components. It is also important that the span voltage of the cell in the case of the zinc metal electrode 0.2 V to 0.6 V, in the case of the cadmium metal electrode is -0.2 V to 0.2 V.

In der DE-PS 41 12 784 wird eine Wasserstoff-Stabelektrode zur Durchführung von elektrochemischen Messungen in wäßriger Lösung beschrieben, die mit einem Elektrodenkörper aus einem Metall oder einer Legierung mit einem Metall aus der achten Spalte des Pe riodensystems der Elemente mit katalytischen Eigenschaften für die Einstellung des reversiblen Wasserstoffpotentials oder mit einem elektronisch leitenden Festkörper mit einer derartigen Me tallisierung ausgestattet ist. Diese Elektrode ist mit einer me tallischen Leitung zur Spannungsmessung gegen eine zweite Elek trode kontaktiert, und ihre katalytischen Teile sind innerhalb des einen Endes eines Gasrohres angeordnet, das mit Wasserstoff vom anderen Ende her versorgt wird, wobei das zweite Ende des Rohres mit dem Inneren einer Wasserstoffentwicklungszelle über eine nach außen abgeschlossene Rohr- oder Schlauchleitung verbun den ist. Die Zelle wird im Spannungsfenster von 0 V bis 0,4 V über einen Kurzschlußwiderstand betrieben, der als fester oder veränderlich einstellbarer Widerstand in die Gaszellenhalterung mit Deckel integriert ist.In DE-PS 41 12 784 a hydrogen stick electrode is used Carrying out electrochemical measurements in aqueous solution described with an electrode body made of a metal or an alloy with a metal from the eighth column of the pe Periodic table of elements with catalytic properties for the setting of the reversible hydrogen potential or with an electronically conductive solid with such a measurement tallization is equipped. This electrode comes with a me metallic line for voltage measurement against a second elec trode contacts, and their catalytic parts are inside one end of a gas pipe arranged with hydrogen is supplied from the other end, the second end of the Tube with the inside of a hydrogen development cell a pipe or hose line sealed off from the outside that is. The cell is in the voltage window from 0 V to 0.4 V operated via a short-circuit resistor, which as a fixed or variably adjustable resistance in the gas cell holder is integrated with lid.

Es zeigte sich, daß die beschriebene Gaszelle in der Lage ist, bei Stromdurchgang in umgekehrter Richtung den vorher gebildeten Wasserstoff wieder zu binden und das gebildete Zinkhydroxid wie der zum Zink zu reduzieren.It was found that the gas cell described is able to in the case of current passage in the opposite direction, the previously formed To bind hydrogen again and the zinc hydroxide formed like to reduce the zinc.

Es zeigte sich aber auch, daß die Zink/Wasserstoffzelle ein vom herrschenden Wasserstoffdruck abhängiges Ruhepotential aufweist, das genau dem theoretischen Zusammenhang nach der Nernst′schen Gleichung entspricht. Demnach ist die Zellspannung U = U_o- (RT/2F)*ln(p/p_o), wo p der Wasserstoffdruck, p_o der Standardwert des Drucks, F = 96 500 As/mol, T die absolute Temperatur, R = 8,314510 JK^-1mol^-1 und ln der natürliche Logarithmus ist. Hieraus folgt für den Zusammenhang zwischen Zellspannung und Druck U = U_o- 0,0126*ln(p/p_o) und dU/dp= -0,0126(1/p) mit der Umkehrung p = p_o*exp{79,3651(U_o -U)}. Die Gleichungen gelten auch für die Spannungsdifferenz zwischen zwei Zellen, von denen die eine auf den Sensordruck p, die andere auf den Standarddruck p_o einge stellt ist. Hieraus wurde die Aufgabe abgeleitet, einen Druck- und Kraftsensor mit Hilfe einer Metall/Wasserstoffzelle zu ent wickeln.However, it was also found that the zinc / hydrogen cell has a resting potential which depends on the prevailing hydrogen pressure and which corresponds exactly to the theoretical relationship according to the Nernst equation. Accordingly, the cell voltage is U = U _o - (RT / 2F) * ln (p / p _o ), where p is the hydrogen pressure, p _{o is} the standard value of the pressure, F = 96 500 As / mol, T is the absolute temperature, R = 8.314510 JK ^-1 mol ^-1 and ln is the natural log. For the relationship between cell voltage and pressure, this leads to U = U _o - 0.0126 * ln (p / p _o ) and dU / dp = -0.0126 (1 / p) with the inversion p = p _o * exp {79 , 3651 (U _o -U)}. The equations also apply to the voltage difference between two cells, one of which is set to sensor pressure p, the other to standard pressure p _o . From this, the task was derived to develop a pressure and force sensor using a metal / hydrogen cell.

Zu diesem Zweck bringt man die Metall/Wasserstoffzelle in das In nere eines mit Wasserstoff als Sensorgas vorwiegend gefüllten Sensorraumes, der mit starrer oder deformierbarer äußerer Wandung ausgestattet ist und auf dessen Wandung gegebenenfalls Kräfte wirken, die die äußere Gestalt und dadurch den im Sensorraum herrschenden Druck verändern. Die Metall/Wasserstoffzelle als Sensorzelle verändert dem Druck entsprechend ihre Spannung, die dann gemessen wird und als Maß für den Druck dient oder zur Er mittlung des Druckes als Rechengröße verwendet wird.For this purpose, the metal / hydrogen cell is brought into the In nere one mainly filled with hydrogen as sensor gas Sensor room that with rigid or deformable outer wall is equipped and on the wall, if necessary, forces act that the outer shape and thus that in the sensor room change prevailing pressure. The metal / hydrogen cell as The sensor cell changes its voltage according to the pressure is then measured and used as a measure of the pressure or Er averaging the pressure is used as a calculation parameter.

Wesentlich für den neuen Sensor ist, daß er den Druck der thermo dynamischen Definition entsprechend absolut zu messen gestattet. In Verbindung mit einer Metall/Wasserstoffzelle, die man als Gasentwicklungs- und Verzehrzelle betreibt, kann immer wieder der Druck über die Spannung der Sensorzelle eingeeicht werden. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß die Metallelektrode ihren absolu ten Potentialwert nicht ändert. Das ist erfüllt, sobald das Reak tionsprodukt Metallhydroxid oder Metalloxid in fester Form vor liegt, wodurch die Metallelektrode zu einer Elektrode zweiter Art wird. Diese Bedingung wird sowohl bei der Cadmium- als auch bei der Zinkelektrode durch einen anodischen Strom leicht erreicht. Da auch der Wasserdampf-Partialdruck in das Spannungsgeschehen mit eingreift, sorgt ein Elektrolyt mit pH-Puffer-Verhalten, vor zugsweise bei alkalischer Reaktion (pH-Wert <7), für Stabilität.It is essential for the new sensor that it detects the pressure of the thermo allowed to measure according to dynamic definition according to absolute. In connection with a metal / hydrogen cell, which one calls Operates gas development and consumption cell again and again Pressure via the voltage of the sensor cell. To however, it is necessary for the metal electrode to be absolutely th potential value does not change. That is true once the reak tion product metal hydroxide or metal oxide in solid form lies, whereby the metal electrode to an electrode of the second kind becomes. This condition applies to both the cadmium and the zinc electrode is easily reached by an anodic current. Since also the water vapor partial pressure in the tension events intervenes, provides an electrolyte with pH buffer behavior preferably with an alkaline reaction (pH <7), for stability.

Zink und Cadmium können beide neben vielen anderen als Metall elektrode eingesetzt werden, da beide sowohl in Lade- als auch in Entladung-Richtung belastet werden können. Beide erfüllen die Bedingung, daß ihre Hydroxide nicht direkt vom Wasserstoff redu ziert werden können.Zinc and cadmium can both be considered metal among many others electrode are used because both in charging and in Discharge direction can be charged. Both fulfill that Condition that their hydroxides are not directly reduced by hydrogen can be decorated.

Unter den Metallen, die edler als Wasserstoff sind, wird die letztgenannte Bedingung vom Silber und Kupfer erfüllt; sie können also als Metallelektroden verwendet werden. Von den unedleren Me tallen kann auch das Blei die Stelle des Zinks annehmen, so daß auch saure Elektrolyte einsetzbar sind. Allerdings vergrößern sich damit meist die Probleme mit der Beständigkeit der übrigen Teile der Zellkonstruktion. Metallelektrode und Wasserstoffelek trode müssen durch einen Separator in bekannter Weise getrennt werden, wofür man gern poröse Kunststoffe verwendet. Noch besser geeignet sind jedoch Ionenaustauscher-Membranen. Dieses Material verhindert als Separator besonders gut die Kurz schlußbildung durch Metalldendrit-Bildung, die bei dem ständigen Stromrichtungswechsel auftreten kann.Among the metals that are more noble than hydrogen, the the latter condition fulfilled by silver and copper; you can can be used as metal electrodes. Of the less noble me lead can also take the place of the zinc, so that acidic electrolytes can also be used. However, enlarge usually the problems with the stability of the rest Parts of the cell construction. Metal electrode and hydrogen electr trode must be separated by a separator in a known manner what you like to use porous plastics for. Even better however, ion exchange membranes are suitable. As a separator, this material particularly well prevents short Conclusion through metal dendrite formation, which in the permanent Current direction change can occur.

Unter den Einsatzgebieten dieses Drucksensors ist die Kontrolle des Wasserstoff-Partialdrucks in Akkumulatoren mit Wasserstoff- Speicherelektrode zu nennen. Zu diesem Zweck wird die Zelle an beliebiger Stelle im Raum der negativen Elektrode oberhalb des Elektrolyten angebracht, der damit zum Sensorraum wird und mit dem sie im Wasserstoff- und Wasserdampfaustausch steht. Deshalb sollten Sensor- und Akkumulatorzelle den gleichen Elektrolyten aufweisen.Control is one of the areas of application for this pressure sensor the hydrogen partial pressure in accumulators with hydrogen To name storage electrode. For this purpose the cell is on anywhere in the space of the negative electrode above the Electrolyte attached, which thus becomes the sensor room and with which it is in the hydrogen and water vapor exchange. That's why sensor and accumulator cells should use the same electrolyte exhibit.

Ein weiteres Beispiel ist in der Abb. 1 schematisch gezeigt. Der Apparat dient zur Messung des Wasserstoffspeicher-Verhaltens von Metallegierungen. Zusammen mit einer Pulverprobe (4) des zu testenden Materials sind im abgeschlossenen, starrwandigen Druck gefäß (1) als Sensorraum zwei gleiche Zink/Wasserstoff-Zellen (2) und (3) nach DE-PS 35 32 335 angeordnet. Von diesen dient Zelle (2) als Sensorzelle, deren Spannung gemessen und als Maß für den herrschenden Druck genommen wird. Zelle (3) dient als Wasserstoffquelle und Wasserstoffsenke, wozu man sie mit einem registrierbaren- Gleichstrom entlädt oder lädt. Das Zeitintegral über den Strom erlaubt die Berechnung der im jeweiligen Zeitpunkt angebotenen Wasserstoffmenge, aus der man zusammen mit dem aus der Spannung der Zelle (2) abgeleiteten Wasserstoffdruck die vom Speichermaterial (4) sorbierte Menge ableiten kann. Die dazu hilfreiche Mathematik ist von A. Winsel und Ch. Fischer in Journal of Power Sources 34, 331 (1991) am Beispiel der Selbstzerfallsmes sung von Nickelhydroxid unter Sauerstoffentwicklung beschrieben.Another example is shown schematically in Fig. 1. The device is used to measure the hydrogen storage behavior of metal alloys. Together with a powder sample ( 4 ) of the material to be tested, two identical zinc / hydrogen cells ( 2 ) and ( 3 ) according to DE-PS 35 32 335 are arranged in the closed, rigid-walled pressure vessel ( 1 ) as the sensor space. Of these, cell ( 2 ) serves as a sensor cell, the voltage of which is measured and taken as a measure of the prevailing pressure. Cell ( 3 ) serves as a hydrogen source and sink, for which purpose it is discharged or charged with a registrable direct current. The time integral over the current allows the calculation of the amount of hydrogen offered at the respective time, from which the amount sorbed by the storage material ( 4 ) can be derived together with the hydrogen pressure derived from the voltage of the cell ( 2 ). The helpful mathematics is described by A. Winsel and Ch. Fischer in Journal of Power Sources 34, 331 (1991) using the example of the self-decay measurement of nickel hydroxide under evolution of oxygen.

Eine noch einfachere Anordnung gewinnt man, indem man zwei bau gleiche Geräte nach Abb. 1 parallel betreibt und nur in den einen Sensorraum das zu untersuchende Speichermaterial einfüllt. Regelt man durch unabhängige Stromführung in den beiden Wasserstoffentwicklungs- und Verzehrzellen die Spannungsdifferen zen der Sensorzellen auf den Wert Null ein, so ergibt die unter schiedliche Ladungsbilanz der Wasserstoffentwicklungs- und Ver zehrzellen die Wasserstoffbindung oder Freisetzung der Probe als Funktion des Wasserstoffdrucks und der Temperatur.An even simpler arrangement can be obtained by operating two devices of the same construction as shown in Fig. 1 in parallel and only filling the storage material to be examined into one sensor room. If the voltage differences of the sensor cells are regulated to zero by independent current supply in the two hydrogen development and consumption cells, the different charge balance of the hydrogen development and consumption cells results in the hydrogen binding or release of the sample as a function of the hydrogen pressure and the temperature.

In der DE-PS 12 72 901 ist ein Verfahren der Druckrückkopplung beschrieben, bei dem der Druck eines elektrochemisch erzeugten Gases mittels eines balgartigen Ausdehnungselementes auf den praktisch inkompressiblen Elektrolyten zurückgeführt wird. Diese Art der Druck- bzw. Kraftanwendung ist auch in der DE-PS 41 16 739 angewendet, bei der eine Elektrolysezelle innerhalb des als "Aktor" bezeichneten Balgen untergebracht ist. Dieses bildet in dessen keinen wesentlichen Unterschied, da zwei Volumina mit ei ner starren, sie verbindenden Rohrleitung topologisch als ein Vo lumen zu betrachten sind. Bringt man die Sensorzelle in einem zy linderförmigen, in axialer Richtung deformierbaren Sensorraum an, so wird das Wasserstoffgas durch die axiale Wirkung einer Kraft komprimiert, was sich in einer Spannungsänderung der Zelle be merkbar macht. Aus der Spannung ist der Innendruck und damit auch die ausgeübte Kraft ableitbar, die Anordnung stellt eine Kraft meßdose dar. In DE-PS 12 72 901 is a method of pressure feedback described in which the pressure of an electrochemically generated Gases by means of a bellows-type expansion element on the practically incompressible electrolytes is recycled. This The type of pressure or force application is also in DE-PS 41 16 739 applied in which an electrolytic cell within the as "Actuator" designated bellows is housed. This forms in no significant difference since two volumes with egg a rigid pipeline connecting them topologically as a Vo lumens are to be considered. Bring the sensor cell in a zy linden-shaped sensor space deformable in the axial direction, so is the hydrogen gas by the axial action of a force compresses what is in a voltage change of the cell makes it noticeable. From the tension is the internal pressure and therefore also the force exerted can be derived, the arrangement represents a force load cell.

Ist zusammen mit der Sensorzelle eine weitere Zelle zur Wasser stoffentwicklung und zum Wasserstoffverzehr im axial deformierba ren Sensorraum untergebracht, so können Kräfte, die zur Längenän derung des zylinderförmigen Raumes beitragen wollen, durch Druck änderung bewirkende Wasserstoffentwicklung oder Wasserstoffver zehr kompensiert werden, und die Spannungsänderung der Sensorzel le kann als Maß des Druckes und als Maß für die außen angreifen den Kräfte genommen werden.Together with the sensor cell is another cell to the water material development and hydrogen consumption in the axially deformable ren sensor room, so forces that want to contribute to the change of the cylindrical space by pressure Change causing hydrogen development or hydrogen ver zehr be compensated, and the voltage change of the sensor cell le can attack as a measure of pressure and as a measure of the outside the powers are taken away.

Das dritte Anwendungsbeispiel beschreibt die Konstruktion eines Federelementes konstanter Länge, doch variabler Kraftwirkung. Es besteht aus einem balgartigen, zylindrischen Hohlkörper (20) va riabler Länge, dessen Innenraum (21) zwei Zink/Wasserstoffzellen (22) und (23) mit von außen zugänglichen Kontakten enthält. (22) dient zur Druckermittlung über ihre Spannung, (23) zur Freiset zung oder Bindung von Wasserstoff. Eine dritte Zelle (24) (nicht eingezeichnet) ist in einem Teilraum hermetisch abgeschlossen an geordnet, in dem somit konstanter Wasserstoffdruck herrscht. Wirkt nun von außen eine Kraft in axialer Richtung auf (20), so bewirkt diese eine mit einem Wegaufnehmer, z. B. in Form einer Tauchspule, detektierte Längenänderung. Diese löst die Entwick lung von Wasserstoff aus Zelle (23) solange aus, bis die alte Länge wieder erreicht ist. Aus der Spannungsdifferenz zwischen den Zellen (22) und (24) ermittelt man den dazu erforderlichen Druck, aus dem man durch Multiplikation mit der Stirnfläche die herrschende Kraft erhält.The third application example describes the construction of a spring element of constant length but variable force. It consists of a bellows-shaped, cylindrical hollow body ( 20 ) of variable length, the interior ( 21 ) of which contains two zinc / hydrogen cells ( 22 ) and ( 23 ) with contacts accessible from the outside. ( 22 ) is used to determine pressure via its voltage, ( 23 ) to release or bind hydrogen. A third cell ( 24 ) (not shown) is hermetically sealed in a partial space, in which there is therefore constant hydrogen pressure. Now acts from the outside in the axial direction ( 20 ), this causes one with a displacement transducer, for. B. in the form of a moving coil, detected change in length. This triggers the development of hydrogen from cell ( 23 ) until the old length is reached again. The pressure difference between the cells ( 22 ) and ( 24 ) is used to determine the pressure required for this, from which the prevailing force is obtained by multiplying by the end face.

Je größer das Gasvolumen im Innenraum (21) der vorstehend be schriebenen Vorrichtung ist, um so größer ist deren Kompressibi lität. Füllt man (21) zum Teil mit einer inkompressiblen Flüssig keit, so wird das Federelement "härter", das heißt Längenänderun gen bewirken um so größere Druckänderungen in der verbliebenen Wasserstoffblase, je geringer die vorhandene Wasserstoffmenge in dieser ist. Damit läßt sich die Empfindlichkeit dem Anwendungs zweck entsprechend anpassen.The larger the volume of gas in the interior ( 21 ) of the device described above, the greater is its compressibility. If you fill ( 21 ) with an incompressible liquid, the spring element becomes "harder", that is, changes in length cause the greater the pressure changes in the remaining hydrogen bubble, the lower the amount of hydrogen present in it. This allows the sensitivity to be adapted to the application purpose.

Der beschriebene Drucksensor verwendet die verlustfreie thermody namische Methode zur Wasserstoffdruckmessung. Bei sehr niedrigen Drucken ist diese Methode nicht mehr angezeigt. In diesem Fall kann man die Sensorzelle auf den Wasserstoffverzehrbetrieb um schalten, indem man den bei einer konstanten Spannung fließenden Grenzstrom als Druckmaß verwendet. Diese Methode eignet sich be sonders, wenn man den Ablauf einer Reaktion verfolgen will, bei der Wasserstoff gebunden oder freigesetzt wird.The pressure sensor described uses the lossless thermody Namely method for hydrogen pressure measurement. At very low This method is no longer displayed for printing. In this case you can switch the sensor cell to hydrogen consumption mode switch by switching the one flowing at a constant voltage Limit current used as a pressure measure. This method is suitable especially if you want to follow the course of a reaction at the hydrogen is bound or released.

Claims

1. Pressure sensor for measuring pressures within a sensor space filled predominantly with water as sensor gas, which is equipped with a rigid or deformable outer wall and forces act on its wall, which change the outer shape and thereby the pressure prevailing in the sensor space, characterized that the sensor consists of a metal / hydrogen cell is as a sensor cell whose voltage is measured and serves as a measure of the pressure or is used to determine the pressure as an operand.

2. Pressure sensor according to claim 1 with two identical Me tall / hydrogen cells as sensor cells in two separate Sensor rooms, characterized in that the two Cells are electrically connected in series with opposite polarity that in addition to the individual voltages, their total voltage can be measured and that one of the two cells with a compensator cell constant hydrogen pressure in their associated sensor room is acted upon.

3. Pressure sensor according to the preceding claims 1 to 2, characterized in that the sensor cell has electrical contacts with the Poles of a reversible power source can be contacted, so that it is temporarily used as a hydrogen development cell or as Hydrogen consumption cell to change the in the sensor room existing amount of hydrogen can be supplied with electricity can.

4. Pressure sensor according to the preceding claims 2 to 3, characterized in that next to the actual sensor cell and possibly before existing compensator cell another me tall / hydrogen cell in the sensor room or in the compensation goal area is present.

5. Pressure sensor according to the preceding claims 3 and 4, characterized in that the pressure in the sensor room due to hydrogen consumption or what is developed so that the cellulose voltage of the sensor cell always the same value, in particular the value of the compensator cell, and shows that for that charge for hydrogen development and water Fabric consumption as a measure of the volume exerted on the outside change is taken.

6. Pressure sensor according to claims 1 to 5, characterized in that the metal / hydrogen cells consist of fol lowing parts:

- A housing with a cup part and a lid part, which are connected by a plastic seal ver electrolyte-tight,
a multi-layer, biporous hydrogen electrode which has a hydrophilic system of electrolyte-filled pores and a hydrophobic system of gas-filled pores and which, arranged on the bottom of the cup, carries a fine-pored hydrophobic layer of PTFE with which it covers openings in the cup bottom,
a porous or powdered metal electrode made of cadmium or zinc, which is located in the lid space and which is connected to the hydrogen electrode via an ion exchange membrane and / or via a porous separator,
an amount of electrolyte which fills the hydrophilic pores and voids in the components,
- And that the voltage of the cell is 0.2 V to 0.6 V in the case of the zinc metal electrode and -0.2 V to 0.2 V in the case of the cadmium metal electrode.

7. Pressure sensor according to claims 1 to 6, characterized in that the sensor cell and possibly also the compensator cell a buffer solution as an electrolyte solution, preferably with alka reaction (pH <7).

8. Use of the pressure sensor according to the preceding claims in a load cell, characterized in that the sensor cell in a cylindrical, in the axial direction tion deformable sensor room together with another Cell for hydrogen development and consumption is housed, and that forces leading to length change want to contribute to the cylindrical space by Druckän development causing hydrogen or hydrogen be compensated for consumption and that the voltage change the sensor cell as a measure of the pressure and for the outside engaging forces.

9. Use of the pressure sensor according to claims 1 to 7 in a device for measuring a chemical reaction, the with the consumption or release of hydrogen ver is bound, for example, the chemisorption reaction of Was Hydrogen storage alloy, thereby ge indicates that the sensor space through to the reaction space Introducing the reaction material is designed so that the Sensor room with a metal / hydrogen cell to the water material development and hydrogen consumption, both by electrical current flow in the metal / water fabric cell cause the amount of by the Reak tion bound or released hydrogen from the Ver triplet of hydrogen / pressure / time triplet determined is, the amount of hydrogen from the time integral of Current of the metal / hydrogen cell and the pressure from the Voltage the sensor cell is determined.