WO2008104189A1 - Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas - Google Patents

Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas Download PDF

Info

Publication number
WO2008104189A1
WO2008104189A1 PCT/EP2007/001661 EP2007001661W WO2008104189A1 WO 2008104189 A1 WO2008104189 A1 WO 2008104189A1 EP 2007001661 W EP2007001661 W EP 2007001661W WO 2008104189 A1 WO2008104189 A1 WO 2008104189A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
process gas
sensor
connection channel
hydrophilic
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/001661
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Buchauer
Wolfgang Maurer
Klaus Scherrbacher
Original Assignee
Daimler Ag
Ford Global Technologies, Llc
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 Daimler Ag, Ford Global Technologies, Llc filed Critical Daimler Ag
Priority to PCT/EP2007/001661 priority Critical patent/WO2008104189A1/en
Publication of WO2008104189A1 publication Critical patent/WO2008104189A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0654—Protection against aggressive medium in general against moisture or humidity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The problem addressed by the invention is that of providing a process gas plant, with a sensor for measuring a measured variable of a process gas, which ensures reliable functioning. Proposed is a process gas plant, preferably formed as a gas supply arrangement of a fuel cell device, with a sensor (1) for measuring a measured variable of a process gas, wherein the sensor comprises a sensor housing which has a gas connecting duct (6) with a gas-side opening (7) for conducting the process gas to a measured variable pickup, wherein the gas connecting duct (6) and/or the measured variable pickup have/has a surface which is provided with a hydrophilic (8) and/or a hydrophobic layer (9).

Description

Prozessgasanlage mit einem Sensor zur Erfassung einer Messgröße eines Prozessgases Process gas system with a sensor for detecting a measured variable of a process gas
Die Erfindung betrifft eine Prozessgasanlage, vorzugsweise ausgebildet als eine Gasversorgungsanordnung einer BrennstoffZellenvorrichtung, mit einem Sensor zur Erfassung einer Messgröße eines Prozessgases, wobei der Sensor ein Sensorgehäuse umfasst, welches einen Gasanschlusskanal mit einer gasseitigen Öffnung zur Zuleitung des Prozessgases an einen Messgrößenaufnehmer aufweist.The invention relates to a process gas system, preferably designed as a gas supply arrangement of a fuel cell device, with a sensor for detecting a measured variable of a process gas, wherein the sensor comprises a sensor housing which has a gas connection channel with a gas-side opening for supplying the process gas to a Meßgrößenaufnehmer.
Derartige Sensoren sind Messinstrumente, die eine messbare physikalische Größe eines gasförmigen Mediums, wie z.B. den Druck eines Gases oder eines Gasgemisches (Drucksensor) oder eine bestimmte Gaskonzentration eines Gases in einem Gasgemisch (Gassensor) , mit einem geeignetenSuch sensors are measuring instruments which measure a measurable physical quantity of a gaseous medium, such as e.g. the pressure of a gas or a gas mixture (pressure sensor) or a specific gas concentration of a gas in a gas mixture (gas sensor), with a suitable
Messgrößenaufnehmer erfassen und mit einem Messgrößenwandler in eine elektrische Ausgangsgröße umwandeln. Messgrößenaufnehmer und Messgrößenwandler sind oftmals geschützt in einem Sensorgehäuse integriert, welches einen einseitig offenen Gasanschlusskanal zur Zuleitung des Gases zum Messgrößenaufnehmer aufweist. Der Gasanschlusskanal schließt an seinem geschlossenen Ende mit dem integrierten Messgrößenaufnehmer ab, welcher beispielsweise bei der Gestaltung als Drucksensor durch eine Membran oder eine Platte vom Messgas getrennt ist, um die empfindliche mikromechanische Messeinrichtung und die umgebende Elektronik gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen. Zur Erfassung des Druckes können verschiedene physikalische Effekte genutzt werden, wonach im Wesentlichen piezoresistive, piezoelektrische und kapazitive Drucksensoren unterschieden werden. Bei einem Gassensor bildet der Messgrößenaufnehmer eine Kontaktfläche zum Messgas, die meist aus einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Zinkoxid, Titandioxid oder aus organischen Halbleitermaterial wie MePTCDI gebildet ist. Das Halbleitermaterial verändert seine elektrische Leitfähigkeit, sobald ein bestimmtes Gas auf ihn einwirkt. Je nach Selektivität auf bestimmte Gase werden unterschiedliche Halbleitermaterialen eingesetzt. Die vom Messgrößenwandler des Sensors erzeugten Ausgangssignale stehen in entsprechenden Auswerteeinheiten zur Steuerung, Regelung oder Überwachung einer technischen Funktionseinheit zur Verfügung, welche mit dem Messgas in direkter Beziehung stehen.Capture and use a transducer to convert into an electrical output. Measuring sensors and measured variable transducers are often protected in a sensor housing integrated, which has a one-sided open gas connection channel for supplying the gas to the Meßgrößenaufnehmer. The gas connection channel terminates at its closed end with the integrated Meßgrößenaufnehmer, which is separated for example in the design as a pressure sensor by a membrane or a plate from the sample gas to the sensitive micromechanical measuring device and the surrounding electronics to protect against external influences. For detecting the pressure, various physical effects can be used, after which a distinction is made between essentially piezoresistive, piezoelectric and capacitive pressure sensors. In the case of a gas sensor, the measuring sensor forms a contact surface to the measurement gas, which is usually formed from a semiconductor material, such as, for example, zinc oxide, titanium dioxide or from organic semiconductor material, such as MePTCDI. The semiconductor material changes its electrical conductivity as soon as a certain gas acts on it. Depending on the selectivity to specific gases different semiconductor materials are used. The output signals generated by the measured variable converter of the sensor are available in corresponding evaluation units for the control, regulation or monitoring of a technical functional unit, which are directly related to the measuring gas.
Beispielsweise werden derartige Sensoren oftmals in Gasversorgungsanordnungen von BrennstoffZellensystemen eingesetzt, um einen Systemdruck oder eine Gaskonzentration als Messgrößen des Prozessgases zu erfassen.For example, such sensors are often used in gas supply arrangements of fuel cell systems in order to detect a system pressure or a gas concentration as measured variables of the process gas.
Aus der Druckschrift DE 103 46 626 Al ist ein Drucksensor mit einem Drucksensorgehäuse zur Seitenaufprall-Detektion in Seitentüren eines Fahrzeuges bekannt, der den Luftdruck in einem Innenraum der Seitentür zur Seitenaufprallerkennung erfasst und somit Messgrößen von der Umgebungsluft aufnimmt. Nachdem dieser Drucksensor in einer Umweltatmosphäre arbeiten muss, in der Schmutz, Feuchte, Salzwasser und andere mehr oder weniger aggressive Medien vorhanden sein können, sind Teile des Drucksensorgehäuses, u.a. auch der Druckeinlasskanal, mit einer wasserabweisenden Schicht versehen. Das sorgt dafür, dass gegebenenfalls aus der Umweltatmosphäre abgegebene Feuchtigkeit, welche auf dem Drucksensorgehäuse kondensiert, aufgrund der wasserabweisenden Schicht von dem Drucksensorgehäuse abperlt. Gleichermaßen bleiben Verschmutzungen weniger haften und werden mit den abperlenden Tröpfchen abgeführt.From the document DE 103 46 626 Al a pressure sensor with a pressure sensor housing for side impact detection in side doors of a vehicle is known, which detects the air pressure in an interior of the side door for side impact detection and thus absorbs measured variables of the ambient air. After this pressure sensor must work in an environmental atmosphere in which dirt, moisture, salt water and other more or less aggressive media may be present, parts of the pressure sensor housing, including the pressure inlet channel, provided with a water-repellent layer. This ensures that any moisture released from the environmental atmosphere, which is on the Pressure sensor housing condenses, due to the water-repellent layer from the pressure sensor housing rolls off. Likewise, contaminants will adhere less and will dissipate with the beading droplets.
Nachdem die genannte Druckschrift sich mit einem Drucksensor beschäftigt, der Messwerte der Umgebungsluft und nicht von Prozessgasen aufnimmt, bilden wohl die bekannten Gasversorgungsanordnungen von BrennstoffZeilensystemen den nächstkommenden Stand der Technik.Since the cited document deals with a pressure sensor which receives measured values of the ambient air and not of process gases, the known gas supply arrangements of fuel cell systems form the closest prior art.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prozessgasanlage mit einem Sensor zur Erfassung einer Messgröße eines Prozessgases bereitzustellen, die eine zuverlässige Funktion gewährleistet.The invention has for its object to provide a process gas system with a sensor for detecting a measured variable of a process gas, which ensures reliable operation.
Die Aufgabe wird durch eine Prozessgasanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Unteransprüche, die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen offenbart.The object is achieved by a process gas system having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed by the dependent subclaims, the following description and the attached drawings.
Die erfindungsgemäße Prozessgasanlage ist geeignet und/oder ausgebildet, um ein Prozessgas zu einem Prozessort zu führen und/oder von einem Prozessort abzuführen, wobei das zugeführte oder abgeführte Prozessgas in dem Prozessort in einem verfahrenstechnischen Prozess mitwirkt und insbesondere zumindest zum Teil umgesetzt und/oder verbraucht wird. Die Umsetzung oder der Verbrauch erfolgt vorzugsweise in einem Verbrennungsprozess oder in einem elektrochemischen Prozess. Bevorzugt ist die Prozessgasanlage ausgebildet, um im Betrieb mit einem vom Normaldruck (1013 mbar) unterschiedlichen Druck zu arbeiten, welcher insbesondere als Überdruck oder Unterdruck mit mindestens 100 mbar, 200 mbar oder 400 mbar Unterschied zu dem Normaldruck ausgebildet ist.The process gas system according to the invention is suitable and / or designed to lead a process gas to a processing location and / or dissipate it from a processor, wherein the supplied or discharged process gas participates in the process location in a process engineering process and in particular at least partially implemented and / or consumed becomes. The conversion or consumption preferably takes place in a combustion process or in an electrochemical process. Preferably, the process gas system is designed to operate in operation with a normal pressure (1013 mbar) different pressure, which in particular as overpressure or Vacuum with at least 100 mbar, 200 mbar or 400 mbar difference to the normal pressure is formed.
Zur Erfassung einer Messgröße ist ein Sensor mit einem Gasanschlusskanal vorgesehen, der in offener Verbindung mit den Prozessgas führenden Komponenten der Prozessgasanlage steht und eine Zuleitung des Prozessgases an einen in dem Sensor angeordneten Messgrößenaufnehmer bildet. Der Sensor ist für die Erfassung von Messgrößen des Prozessgases ausgebildet, welches an dem verfahrenstechnischen Prozess mitwirkt, und vorzugsweise als Drucksensor, Gassensor, Feuchtigkeitssensor oder Gaskonzentrationssensor ausgebildet. Bei alternativen Ausführungsformen kann dieser auch als Temperatursensor, Durchflusssensor, Massenstromsensor, Leitfähigkeitssensor oder dergleichen realisiert sein.For detecting a measured variable, a sensor with a gas connection channel is provided, which is in open communication with the process gas-carrying components of the process gas system and forms a supply line of the process gas to a sensor arranged in the Meßgrößenaufnehmer. The sensor is designed to detect measured variables of the process gas, which participates in the process engineering process, and is preferably designed as a pressure sensor, gas sensor, moisture sensor or gas concentration sensor. In alternative embodiments, this may also be implemented as a temperature sensor, flow sensor, mass flow sensor, conductivity sensor or the like.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Gasanschlusskanal und/oder der Messgrößenaufnehmer des Sensors eine Oberfläche aufweisen/aufweist, die mit einer hydrophilen und/oder einer hydrophoben Schicht versehen ist.According to the invention, it is proposed that the gas connection channel and / or the measured variable sensor of the sensor have / has a surface which is provided with a hydrophilic and / or a hydrophobic layer.
Durch diese Beschichtung wird sichergestellt, dass auch in z.B. geschlossenen Systemen auftretendes Kondensat sicher von empfindlichen Bereichen des Sensors ferngehalten wird und die Funktionsfähigkeit des Sensors und damit die Betriebssicherheit der Prozessgasanlage erhöht werden kann. Dies ist insbesondere bei Prozessgasanlagen vorteilhaft, die auf Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts abgekühlt werden, da bei diesen Prozessanlagen die Gefahr nicht auszuschließen ist, dass durch Wasserkondensat in den Sensoren irreversible Schädigungen der Sensoren auftreten können. Vorzugsweise ist die Schicht als zusätzlich aufgebrachte Beschichtung ausgebildet und wird insbesondere nicht durch das Grundmaterial des Gasanschlusskanals und/oder des Messgrößenaufnehmers gebildet.This coating ensures that even in closed systems, for example, condensate is reliably kept away from sensitive areas of the sensor and the functionality of the sensor and thus the operational safety of the process gas system can be increased. This is particularly advantageous in process gas plants, which are cooled to temperatures below freezing point, since in these process plants, the risk can not be ruled out that irreversible damage to the sensors can occur due to water condensate in the sensors. Preferably, the layer is formed as an additional applied coating and is in particular not formed by the base material of the gas connection channel and / or the Meßgrößenaufnehmers.
Die jeweilige Beschichtung beeinflusst die Tröpfchenbildung beim Auskondensieren der Feuchtigkeit aus dem Prozessgas derart, dass sich keine Flüssigkeitsansammlungen und Schmutzablagerungen in einer Form und Größe bilden können, die zur Blockade des Gasanschlusskanals oder beim Einfrieren der Feuchtigkeit zur Beschädigung des Sensors führen. Vorzugsweise wird demnach die innenwandige Oberfläche des Gasanschlusskanals und gegebenenfalls, je nach Einsatzcharakteristik des Sensors, auch die Oberfläche des Messgrößenaufnehmers nach erfinderischer Maßgabe behandelt.The respective coating influences the formation of droplets on condensing the moisture out of the process gas in such a way that no accumulations of liquid and dirt deposits in a shape and size that lead to the blockage of the gas connection channel or the freezing of the moisture to damage the sensor. Accordingly, the inner wall surface of the gas connection channel and, if appropriate, the surface of the measured variable receiver are also treated according to the inventive specification, depending on the application characteristics of the sensor.
Dabei geht die Erfindung davon aus, dass einerseits eine hydrophobe, wasserabweisende Schicht eine hohe Oberflächenenergie aufweist, so dass die Oberfläche der Schicht in Beziehung zur Oberflächenspannung des kondensierenden Wassers einen Kontaktwinkel von mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 130°, insbesondere von mehr als 160° erzeugt. Als Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den die Oberfläche eines anhaftender Flüssigkeitstropfen gegenüber der Haftoberfläche bildet. Ein Kontaktwinkel von mehr als 90° bedeutet, dass das kondensierende Wasser auf der hydrophoben Schicht eine kugelige Form einnimmt, die leicht von dieser Oberfläche abperlt. Eine geeignete hydrophobe Schicht wird beispielsweise durch eine Beschichtung mit einem perfluoriertem Polymer, wie Polytetrafluorethylen PTFE (auch als Teflon bekannt), erzielt.The invention is based on the one hand that a hydrophobic, water-repellent layer has a high surface energy, so that the surface of the layer in relation to the surface tension of the condensing water, a contact angle of more than 90 °, preferably more than 130 °, in particular more than 160 ° generated. The angle of contact is the angle formed by the surface of an adherent liquid drop with respect to the adhesive surface. A contact angle of more than 90 ° means that the condensing water on the hydrophobic layer assumes a spherical shape, which easily bubbles off from this surface. A suitable hydrophobic layer is achieved, for example, by a coating with a perfluorinated polymer, such as polytetrafluoroethylene PTFE (also known as Teflon).
Ist die innere Oberfläche des Gasanschlusskanals mit dieser hydrophoben Schicht versehen, kann Feuchtigkeit aus dem Prozessgas, die in den Gasanschlusskanal gelangt oder dort kondensiert, frühzeitig abperlen und aus dem Prozessgas niederschlagende Schmutzpartikel mitreißen, wodurch eine funktionsbeeinträchtigende Querschnittsverengung oder Vereisung des Gasanschlusskanals vermieden wird. Dieser Vorgang wird auf technischen Flächen oftmals auch als „Lotuseffekt" bezeichnet. Das Abperlen der Tröpfchen wird hierbei durch eine günstige Einbaulage des Sensors, vorzugsweise mit senkrecht nach unten gerichtetem Gasanschlusskanal, unterstützt.If the inner surface of the gas connection channel is provided with this hydrophobic layer, moisture from the process gas that enters or condenses in the gas connection channel can bead off early and out of the process gas entrain precipitating dirt particles, whereby a functionally impairing cross-sectional constriction or icing of the gas connection channel is avoided. This process is often referred to as "lotus effect" on technical surfaces, in which case the beading of the droplets is assisted by a favorable installation position of the sensor, preferably with a vertically downwardly directed gas connection channel.
Andererseits hat sich auch gezeigt, dass mit einer hydrophilen, Wasser annehmenden Beschichtung eine vorteilhafte Wirkung im Sinne einer zuverlässigen Funktionssicherheit des Sensors erzielbar ist. Bei einer hydrophilen Schicht bildet sich bei geringer Oberflächenenergie ein Kontaktwinkel gegenüber Wasser von weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 70°, insbesondere weniger als 50° heraus. Tropfen auf der Oberfläche bilden also eine flach gewölbte Kappe oder verlaufen bei einem Kontaktwinkel gegen 0° nahezu flächig auf der Oberfläche. Hydrophile Eigenschaften weisen zum Beispiel Verbindungen mit wasserlöslichen Salzen, aber auch bestimmte metallische Schichten auf.On the other hand, it has also been found that with a hydrophilic, water-accepting coating, an advantageous effect in terms of reliable functional reliability of the sensor can be achieved. In the case of a hydrophilic layer, a contact angle with respect to water of less than 90 °, preferably less than 70 °, in particular less than 50 °, forms at low surface energy. Drops on the surface thus form a flat-domed cap or run at a contact angle against 0 ° almost flat on the surface. Hydrophilic properties include, for example, compounds with water-soluble salts, but also certain metallic layers.
Diese hydrophile Beschichtung bewirkt eine Reduzierung der Wassertröpfchengröße bis hin zu einer gleichmäßige Verteilung des auskondensierenden Wassers in einem dünnen Wasserfilm auf der Oberfläche des derart behandelten Gasanschlusskanals oder Messgrößenaufnehmers. Die Schichtstärke, die das Wasser dabei bildet, ist so gering, dass auch bei erheblichem Kondensatanfall der Querschnitt des Gasanschlusskanals nur unwesentlich eingeengt wird und beim Gefrieren der außerordentlich dünnen Schicht keine derartigen Spannungskräfte auftreten, die Schäden am Sensor verursachen können. Darüber hinaus zieht eine hydrophil beschichtete Oberfläche die anfallende Feuchtigkeit aus dem Prozessgas an, so dass bei einer differenzierten Beschichtung, beispielsweise lediglich der inneren Oberfläche des Gasanschlusskanals, die Feuchtigkeit von der besonders empfindlichen Oberfläche des Messgrößenaufnehmers abgelenkt wird. Der Effekt der differenzierten Feuchtigkeitsaufnahme erhöht sich, wenn eine partielle hydrophile Beschichtung in direkter Nachbarschaft mit einer partiellen hydrophoben Beschichtung kombiniert wird, beispielsweise bei einer hydrophoben Beschichtung der Oberfläche desThis hydrophilic coating causes a reduction of the water droplet size up to a uniform distribution of the condensing water in a thin film of water on the surface of the thus treated gas connection channel or Meßgrößenaufnehmers. The layer thickness that forms the water is so small that even with a considerable amount of condensate, the cross-section of the gas connection channel is narrowed only insignificantly and when freezing of the extremely thin layer no such tension forces occur that can cause damage to the sensor. In addition, a hydrophilic coated draws Surface of the resulting moisture from the process gas, so that in a differentiated coating, for example, only the inner surface of the gas connection channel, the moisture is deflected by the particularly sensitive surface of the Meßgrößenaufnehmers. The effect of differentiated moisture absorption increases when a partial hydrophilic coating is combined in direct proximity with a partial hydrophobic coating, for example in a hydrophobic coating of the surface of the hydrophilic coating
Messgrößenaufnehmers neben einer hydrophilen Beschichtung der inneren Oberfläche des Gasanschlusskanals oder vice versa oder bei einer alternierenden Beschichtung der inneren Oberfläche des Gasanschlusskanals mit hydrophiler und hydrophober Beschichtung oder bei einer alternierenden Beschichtung des Messgrößenaufnehmers.Meßgrößenaufnehmers next to a hydrophilic coating of the inner surface of the gas connection channel or vice versa or in an alternating coating of the inner surface of the gas connection channel with hydrophilic and hydrophobic coating or an alternating coating of the Meßgrößenaufnehmers.
Im Ergebnis weist die erfindungsgemäß gestaltete Prozessgasanlage mit dem Sensor eine geringere Anfälligkeit gegenüber dem anfallenden Kondensat und Verschmutzungen des Prozessgases auf und ist für einen Einsatz unter Frostbedingungen geeignet, was auch als Freezing-Fähigkeit bezeichnet wird.As a result, the process gas system according to the invention designed with the sensor has a lower susceptibility to the resulting condensate and contaminants of the process gas and is suitable for use under freezing conditions, which is also referred to as freezing ability.
Eine bevorzugte Anwendung betrifft den Einsatz der Prozessgasanlage als Gasversorgungsanlage in einer BrennstoffZellenvorrichtung. Hierbei sind an die Sensoren unter den Bedingungen der dynamischen Prozessparameter und der damit verbundenen veränderlichen Gaseigenschaften und -Zusammensetzung besonders hohe Anforderungen hinsichtlich einer genauen und zuverlässigen Wirkungsweise gestellt.A preferred application relates to the use of the process gas system as a gas supply system in a fuel cell device. Here are the sensors under the conditions of the dynamic process parameters and the associated variable gas properties and composition particularly high demands placed on an accurate and reliable mode of action.
In der BrennstoffZellenvorrichtung ist eine Vielzahl von Brennstoffzellen als Brennstoffzellenstapel vereint, um die erforderliche elektrische Leistung, zum Beispiel zum Antrieb eines Fahrzeuges, bereitzustellen. In vorzugsweise verwendeten Brennstoffzellen (PEMFC) sind ein Anodenraum und ein Kathodenraum der Brennstoffzellen voneinander durch eine protonenleitende Polymermembran getrennt. Der in den Brennstoffzellen stattfindende elektrochemische Prozess zwischen einem auf der Anodenseite aufgenommenen Brennstoff, z.B. Wasserstoff, und einem auf der Kathodenseite aufgenommenen Oxidationsmittel, meist Sauerstoff, bei dem unter Bildung von Wasser elektrische Energie erzeugt wird, erfordert auf der Kathodenseite, wie auch auf der Anodenseite eine dosierte Zuführung der Prozessgase zu den Brennstoffzellen mittels einer geregelten Gasversorgung. Auf der Kathodenseite wird meist Umgebungsluft, als Träger des prozessnotwendigen Sauerstoffanteils, über eine Zuleitung zum Brennstoffzellenstapel gefördert. Nach der Durchleitung durch den Kathodenraum wird die nur teilweise verbrauchte Luft, optional in einem geschlossenen Rezirkulationskreislauf unter Beimischung von Frischluft erneut der Kathodenseite zugeführt oder über eine Abgasleitung an die Umgebung abgegeben, wobei im Rezirkulationskreislauf, wie auch in der Abgasleitung das gebildete Wasser enthalten sein kann. Auf der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels wird ein Anodengas, welches das Brennstoffgas enthält, gefördert, wobei sich das Brennstoffgas bei der Durchleitung durch den Anodenraum ebenfalls nicht vollständig verbraucht und optional in einem geschlossenen Rezirkulationskreislauf gefördert wird, wobei unverbrauchtes Brennstoffgas beigemischt wird. Der Druck oder die Gaskonzentration oder die Wasserkonzentration des Prozessgases in der anöden- und kathodenseitigen Gasversorgungsanordnung der BrennstoffZellenvorrichtung, insbesondere bei der Zu- und/oder Abführung des Prozessgases, wird mittels mindestens einem der Sensoren erfasst, wobei diese an die Leitungskomponenten der Gasversorgungsanordnung gasdicht angeschlossen werden, z.B. mittels eines Gewindeflansches mit integriertem Gasanschlusskanal, so dass eine gasseitige Verbindung zwischen der Prozessgasleitung und dem Gasanschlusskanal des Sensors realisiert ist. Der Druckmesswert wird als Messsignal einer Steuereinheit zugeführt, um den Druck in den Brennstoffzellen bzw. den kathoden- und/oder anodenseitigen Gasvolumenstrom in Anpassung an den elektrischen Leistungsbedarf der BrennstoffZeilenvorrichtung zu regeln. Für eine ausreichende Befeuchtung der Polymermembran ist außerdem eine bestimmte relative Feuchte der Prozessgase im Brennstoffzellenstapel erforderlich, die ein entsprechendes Gasversorgungsmanagement verlangt, regelbar über den Gasdruck oder die Gaskonzentration der Prozessgase.In the fuel cell device, a plurality of fuel cells are combined as a fuel cell stack to the required electrical power, for example, to drive a vehicle to provide. In preferably used fuel cells (PEMFC), an anode space and a cathode space of the fuel cells are separated from each other by a proton-conducting polymer membrane. The taking place in the fuel cell electrochemical process between a recorded on the anode side fuel, for example hydrogen, and recorded on the cathode side of the oxidant, usually oxygen, in which electrical energy is generated to form water, requires on the cathode side, as well as on the anode side a metered supply of process gases to the fuel cell by means of a regulated gas supply. On the cathode side, ambient air, as a carrier of the oxygen content necessary for the process, is usually conveyed via a supply line to the fuel cell stack. After passing through the cathode space, the only partially consumed air, optionally in a closed recirculation circuit with the addition of fresh air again supplied to the cathode side or discharged via an exhaust pipe to the environment, which can be contained in the recirculation circuit, as well as in the exhaust line, the water formed , On the anode side of the fuel cell stack, an anode gas containing the fuel gas, promoted, wherein the fuel gas is also not completely consumed in the passage through the anode compartment and optionally conveyed in a closed recirculation, with unused fuel gas is admixed. The pressure or the gas concentration or the water concentration of the process gas in the anode and cathode-side gas supply arrangement of the fuel cell device, in particular during the supply and / or discharge of the process gas is detected by means of at least one of the sensors, which to the line components of the gas supply arrangement be connected gas-tight, for example by means of a threaded flange with integrated gas connection channel, so that a gas-side connection between the process gas line and the gas connection channel of the sensor is realized. The pressure measured value is supplied as a measurement signal to a control unit in order to regulate the pressure in the fuel cells or the cathode and / or anode-side gas volume flow in adaptation to the electrical power requirement of the fuel cell device. For a sufficient humidification of the polymer membrane also a certain relative humidity of the process gases in the fuel cell stack is required, which requires a corresponding gas supply management, controllable via the gas pressure or the gas concentration of the process gases.
Im Leistungsschwachlastbetrieb, wie auch nach einer Abschaltung der BrennstoffZellenvorrichtung kühlen unter ungünstigen Umgebungsbedingungen derIn low power load mode, as well as after a shutdown of the fuel cell device cool under unfavorable environmental conditions of
BrennstoffZeilenvorrichtung die Wasserdampf enthaltenden Prozessgase auf ein niedrigeres Temperaturniveau herunter und kondensieren Wasser in den Prozessgasleitungen aus. Dabei gefährden Ablagerungen von Wassertröpfchen und mitgeführten Schmutzpartikeln die Funktionsfähigkeit der bekannten Sensoren, da die Ablagerungen leicht in den Gasanschlusskanal des Sensors geraten und den Kanalquerschnitt verengen oder gar verstopfen. Bei Witterungsbedingungen unter 0° kann der Gasanschlusskanal zudem zufrieren, wodurch zum einen eine temporäre Beeinträchtigung der Messfähigkeit (Messwertfehler oder Messwertausfall) auftritt und zum anderen eine irreversible Beschädigung von Komponenten des Sensors erfolgen kann. Diese Fehlerquelle wird durch die Innenbeschichtung des Sensors an den Prozessgas führenden Oberflächen ausgeschlossen oder zumindest verkleinert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Gasanschlusskanal ein Leitelement auf. Das Leitelement bewirkt mit den zusätzlich geschaffenen Oberflächen eine vorteilhafte Oberflächenvergrößerung des Gasanschlusskanals bei annähernd gleich bleibendem Querschnitt des Gasanschlusskanals und dient so zur weiteren Aufnahme und Verteilung des anfallenden Kondensates und eventueller Schmutzpartikel in der Art eines Feuchtigkeits- bzw. Schmutzfängers. Ist das Leitelement zudem mit einer hydrophilen oder einer hydrophoben Schicht versehen, ergibt sich im Gasanschlusskanal eine weitere Möglichkeit der Kombination differenzierter Schichten einerseits für den Gasanschlusskanal und andererseits für das Leitelement mit den zuvor genannten Vorteilen.Fuel cell device, the process gases containing water vapor down to a lower temperature level and condense water in the process gas lines. Deposits of water droplets and entrained dirt particles endanger the functionality of the known sensors, since the deposits easily get into the gas connection channel of the sensor and narrow or even clog the channel cross-section. In the case of weather conditions below 0 °, the gas supply channel can also freeze, resulting in a temporary impairment of the measuring capability (measured value error or measured value failure) and irreversible damage to components of the sensor. This source of error is excluded or at least reduced by the inner coating of the sensor on the surfaces leading the process gas. In an advantageous embodiment, the gas connection channel has a guide element. The guide element causes the surfaces additionally created an advantageous increase in surface area of the gas connection channel at approximately constant cross-section of the gas connection channel and thus serves to further absorption and distribution of the resulting condensate and any dirt particles in the manner of a moisture or mud trap. If the guide element is additionally provided with a hydrophilic or a hydrophobic layer, a further possibility results in the gas connection channel of the combination of differentiated layers on the one hand for the gas connection channel and on the other hand for the guide element with the aforementioned advantages.
Die vorteilhafte Wirkung des Leitelementes wird dadurch erhöht, dass ein freies Ende des Leitelementes die gasseitige Öffnung des Gasanschlusskanals überragt. Vertikal ablaufende Tröpfchen, die durch die bestehenden Adhäsionskräfte zur Oberfläche des Leitelementes am freien Ende des Leitelementes haften bleiben, rufen an dieser Stelle keine Querschnittsminderung des Gasanschlusskanals hervor.The advantageous effect of the guide element is increased by the fact that a free end of the guide element projects beyond the gas-side opening of the gas connection channel. Vertically draining droplets, which adhere to the surface of the guide element at the free end of the guide element due to the existing adhesion forces, do not cause a reduction in the cross section of the gas connection channel at this point.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die hydrophobe Schicht aus nanostrukturierten Fluorpolymeren gebildet. Hierbei sind die Wasser abweisendenen fluorierten Polymere zusätzlich mit winzigen gehärtetenIn a particularly advantageous embodiment, the hydrophobic layer is formed from nanostructured fluoropolymers. In addition, the water-repellent fluorinated polymers are additionally hardened with tiny ones
Partikelstrukturen im Nanometerbereich versehen, so dass die Oberfläche mit nanofeiner Rauhigkeit eine superhydrophobe, extrem wasserabweisende Eigenschaft erreicht. Superhydrophobe Oberflächen weisen Kontaktwinkel von weit mehr als 90° auf. Bei einem Kontaktwinkel von ca. 160° sind die kugelförmigen Wassertröpfchen fast rund und es findet kaum noch eine Benetzung der Oberfläche statt, so dass das Wasser bei geringster Neigung der Oberfläche abrollt, wobei es Schmutzpartikel an der Tropfenoberfläche anlagert und mitreißt. Dieser Effekt entspricht dem Selbstreinigungseffekt des Lotusblattes, weshalb er auch als Lotuseffekt bezeichnet wird. Eine derartige hydrophobe Schicht mit superhydrophoben Eigenschaften erhöht den Selbstschutz und die Funktionssicherheit des Sensors um ein Weiteres.Provided particle structures in the nanometer range, so that the surface with Nanofeiner roughness reaches a superhydrophobic, extremely water-repellent property. Superhydrophobic surfaces have contact angles of much more than 90 °. At a contact angle of about 160 °, the spherical water droplets are almost round and there is hardly any wetting of the surface, so that the water at The smallest inclination of the surface unrolls, whereby it attaches dirt particles on the surface of the drop and entrains. This effect corresponds to the self-cleansing effect of the lotus leaf, which is why it is also called the lotus effect. Such a hydrophobic layer with superhydrophobic properties increases the self-protection and reliability of the sensor to a further.
Die erfindungsgemäß ausgeführte Prozessgasanlage eignet sich nicht nur hervorragend für den Einsatz in einer Gasversorgungsanordnung einer BrennstoffZellenvorrichtung, in der feuchte Prozessgase wie Wasserstoffgas oder Luft- Wasserdampfgemisch betrieben werden, sondern ist wegen der beschriebenen Vorzüge auch potentiell für den Einsatz in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotor geeignet, in der besonders stark verschmutzte Prozessgase, wie z.B. Dieselabgase, vorkommen.The process gas system embodied according to the invention is not only excellently suitable for use in a gas supply arrangement of a fuel cell device in which moist process gases such as hydrogen gas or air-water vapor mixture are operated, but is also potentially suitable for use in an exhaust system of an internal combustion engine because of the described advantages the heavily polluted process gases, such as Diesel exhaust, happen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und den beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen die beiden Figuren:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the accompanying drawings. The two figures show:
Fig. 1 einen Sensor als Drucksensor mit einemFig. 1 shows a sensor as a pressure sensor with a
Sensorgehäuse in einer Seitenansicht für eine erfindungsgemäße Prozessgasanlage undSensor housing in a side view for a process gas plant according to the invention and
Fig. 2 einen Sensor in gleicher Ansicht wie in Figur 1 mit einem zusätzlichen Leitelement, ebenfalls für eine erfindungsgemäße Prozessgasanlage .Fig. 2 shows a sensor in the same view as in Figure 1 with an additional guide element, also for a process gas plant according to the invention.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen jeweils gleiche oder entsprechende Teile. In Fig. 1 und 2 wird jeweils ein Drucksensor 1 dargestellt, wie er bei einer Gasversorgungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Messung des Gasdruckes von brennstoffhaltigem Anodengas oder lufthaltigem Kathodengas, als die Prozessgase des elektrochemischen Brennstoffzellenprozesses, verwendet werden kann.Like reference numerals designate like or corresponding parts. In Figs. 1 and 2, a pressure sensor 1 is shown in each case, as it can be used in a gas supply arrangement in a fuel cell device for measuring the gas pressure of fuel-containing anode gas or air-containing cathode gas, as the process gases of the electrochemical fuel cell process.
In einem Sensorgehäuse 2 sind die empfindlichen mechanischen und elektronischen Komponenten eines nicht sichtbaren Druckaufnehmers und Messwertwandlers integriert. Das Sensorgehäuse 2 weist einen Port 3 für den Anschluss des Sensorgehäuses 2 an eine Prozessgas führende Gasleitung, z.B. eine Abluftleitung, oder an einen Prozessgasbehälter, z.B. einen Druckluftbehälter, auf, wobei die genannten Anschlussmöglichkeiten nicht dargestellt sind. Im Port 3, der neben einem Schraubflansch 4 einen Anschlussstutzen 5 umfasst, ist ein hohlzylindrischer Gasanschlusskanal 6, ausgebildet. Selbstverständlich ist auch eine andere Kanalform des Gasanschlusskanals 6, z.B. als ein Konus, möglich. Zur besseren Verdeutlichung des Gasanschlusskanals 6 ist der Anschlussstutzen 5 geschnitten dargestellt.In a sensor housing 2, the sensitive mechanical and electronic components of a non-visible pressure transducer and transducer are integrated. The sensor housing 2 has a port 3 for connecting the sensor housing 2 to a gas line carrying process gas, e.g. an exhaust duct, or to a process gas tank, e.g. a compressed air tank, on, said connection possibilities are not shown. In port 3, which in addition to a screw 4 comprises a connection piece 5, a hollow cylindrical gas connection channel 6, is formed. Of course, another channel shape of the gas connection channel 6, e.g. as a cone, possible. For better clarification of the gas connection channel 6, the connecting piece 5 is shown cut.
Eine gasseitige Öffnung 7 des Gasanschlusskanals 6 schafft die Verbindung, über die das Prozessgas auf den integrierten Druckaufnehmer einwirken kann, welcher im Inneren des Sensorgehäuses 2 den Gasanschlusskanal 6 abschließt. Die Oberfläche des Gasanschlusskanals 6 - gemäß dem Ausführungsbeispiel die innere Zylindermantelfläche des hohlzylindrischen Gasanschlusskanals 6 - ist mit einer hydrophilen Schicht 8 versehen. Alternativ kann die Oberfläche auch mit einer hydrophoben Schicht 9, vorzugsweise aus nanostrukturierten Fluorpolymeren mit Lotuseffekt, versehen sein. Beide Beschichtungsarten bewirken auf verschiedene Weise, dass sich beim Auskondensieren des Wasserdampfes aus dem Prozessgas keine Tröpfchen oder Schmutzansammlungen in einer Form und Größe bilden können, die zur Blockade des Gasanschlusskanals 6 führen und bei niedrigen Gastemperaturen, etwa während des Stillstandes der Brennstoffzellenvorrichtung in kalter Umgebung, Frostschäden am Anschlussstutzen 5 oder am Druckaufnehmer verursachen.A gas-side opening 7 of the gas connection channel 6 creates the connection, via which the process gas can act on the integrated pressure sensor, which closes off the gas connection channel 6 in the interior of the sensor housing 2. The surface of the gas connection channel 6 -according to the exemplary embodiment the inner cylinder jacket surface of the hollow-cylindrical gas connection channel 6 -is provided with a hydrophilic layer 8. Alternatively, the surface may also be provided with a hydrophobic layer 9, preferably of nanostructured fluoropolymers with lotus effect. Both types of coating effect in different ways that when condensing the Water vapor from the process gas can not form droplets or accumulations of dirt in a shape and size that lead to blockage of the gas connection channel 6 and at low gas temperatures, such as during standstill of the fuel cell device in cold environment, frost damage to the connection piece 5 or the pressure transducer.
So bewirkt die hydrophile Beschichtung 8 eine gleichmäßige Verteilung des Wassers auf der Oberfläche desThus, the hydrophilic coating 8 causes a uniform distribution of the water on the surface of the
Gasanschlusskanals 6 bei geringster Schichtdicke, wogegen die (super) hydrophobe Beschichtung 9 ein frühzeitiges Abperlen der kugeligen Wassertröpfchen erreicht, was durch eine Ausrichtung des angeschlossenen Drucksensors 1 mit senkrecht nach unten gerichteter Öffnung 7 des Gasanschlusskanals 6 unterstützt wird. Bei beiden Schichtarten 8, 9 wird der Querschnitt des Gasanschlusskanals 6 weitestgehend von Wasser- und Schmutzansammlungen freigehalten, so dass bei der Druckmessung des Prozessgases keine Messwertverfälschung oder gar ein Messwertausfall eintritt. Zugleich entwickelt der verbleibende hauchdünne Wasserfilm auf der hydrophilen Schicht 8 beim Erstarren keine derartigen gefährlichen Spannungskräfte, die Gefrierschäden am Drucksensor 1 bewirken können .Gas connection channel 6 at the lowest layer thickness, whereas the (super) hydrophobic coating 9 reaches an early beading of the spherical water droplets, which is supported by an alignment of the connected pressure sensor 1 with vertically downwardly directed opening 7 of the gas connection channel 6. In both types of layers 8, 9, the cross-section of the gas connection channel 6 is largely kept free of accumulations of water and dirt, so that no measurement value falsification or even a measured value failure occurs during the pressure measurement of the process gas. At the same time, the remaining gossamer thin film of water on the hydrophilic layer 8 does not develop any such dangerous tension forces upon solidification that can cause freezing damage to the pressure sensor 1.
In einer weiterführenden Gestaltung des Drucksensors 1 nach Fig. 2 ist im Gasanschlusskanal 6 ein axial gerichtetes Leitelement 10 integriert, das mit seinem freien Ende 11 die gasseitige Öffnung 7 des Gasanschlusskanals 6 überragt. Die beidseitigen Oberflächen des Leitelementes 10 sind beispielsweise mit der hydrophoben Schicht 9 versehen. Dazu gegensätzlich ist die innere Zylindermantelfläche des Gasanschlusskanals 6 mit der hydrophilen Schicht 8 versehen. Das auskondensierende Wasser wird besonders von dieser Schicht 8 angezogen und bildet auf ihr einen dünnen Wasserfilm. Auskondensierendes Wasser auf der hydrophoben Schicht 9 der vertikal ausgerichteten Oberflächen des Leitelementes 10 rollt dagegen als kugelförmige Tröpfchen an dieser ab und reißt dabei die vom Leitelement 10 aufgefangenen Schmutzteilchen mit. Sofern die Tröpfchen am freien Ende 11 des Leitelementes 10 wegen der vorhandenen minimalen Adhäsionskräfte haften bleiben, bilden sie keine störende Querschnittsverengung des Gasanschlusskanals 6.In a further design of the pressure sensor 1 according to FIG. 2, an axially directed guide element 10 is integrated in the gas connection channel 6, which projects beyond the gas-side opening 7 of the gas connection channel 6 with its free end 11. The two-sided surfaces of the guide element 10 are provided, for example, with the hydrophobic layer 9. In contrast, the inner cylinder jacket surface of the gas connection channel 6 is provided with the hydrophilic layer 8. The condensing water is particularly attracted to this layer 8 and forms a thin on her Water film. Condensing water on the hydrophobic layer 9 of the vertically oriented surfaces of the guide element 10, however, rolls off as spherical droplets on this and thereby entrains the collected from the guide element 10 dirt particles. If the droplets adhere to the free end 11 of the guide element 10 because of the existing minimum adhesion forces, they do not form any disturbing cross-sectional constriction of the gas connection channel 6.
Als weitere Ausführungsalternative kann auch die innere Zylinderfläche des Gasanschlusskanals 6 mit der hydrophoben Schicht 9 und das Leitelement 10 mit einer hydrophilen Schicht 8 beschichtet sein, um einen vorteilhaften Kondensatabfluss zu gewährleisten. As a further alternative embodiment, the inner cylindrical surface of the gas connection channel 6 with the hydrophobic layer 9 and the guide element 10 may be coated with a hydrophilic layer 8 in order to ensure an advantageous condensate drainage.

Claims

Patentansprüche claims
1. Prozessgasanlage, vorzugsweise ausgebildet als eine Gasversorgungsanordnung einer BrennstoffZellenvorrichtung, mit einem Sensor (1) zur Erfassung einer Messgröße eines Prozessgases, wobei der Sensor ein Sensorgehäuse (2) umfasst, welches einen Gasanschlusskanal (6) mit einer gasseitigen Öffnung (7) zur Zuleitung des Prozessgases an einen Messgrößenaufnehmer aufweist,1. process gas system, preferably designed as a gas supply arrangement of a fuel cell device, with a sensor (1) for detecting a measured variable of a process gas, wherein the sensor comprises a sensor housing (2) having a gas connection channel (6) with a gas-side opening (7) to the supply line of the process gas to a sensor,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der Gasanschlusskanal (6) und/oder der Messgrößenaufnehmer eine Oberfläche aufweisen/aufweist, die mit einer hydrophilen (8) und/oder einer hydrophoben Schicht (9) versehen ist.the gas connection channel (6) and / or the Meßgrößenaufnehmer have a surface which is provided with a hydrophilic (8) and / or a hydrophobic layer (9).
2. Prozessgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Drucksensor (1) zur Erfassung eines Absolut- oder Differenzdruckes des Prozessgases oder als ein Gassensor zur Erfassung einer Gaskonzentration des Prozessgases ausgebildet ist.2. Process gas system according to claim 1, characterized in that the sensor is designed as a pressure sensor (1) for detecting an absolute or differential pressure of the process gas or as a gas sensor for detecting a gas concentration of the process gas.
3. Prozessgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasanschlusskanal (6) ein Leitelement (10) aufweist. 3. Process gas system according to claim 1 or 2, characterized in that the gas connection channel (6) has a guide element (10).
4. Prozessgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Leitelementes (10) mit einer hydrophilen (8) oder einer hydrophoben Schicht (9) versehen ist.4. Process gas installation according to claim 3, characterized in that a surface of the guide element (10) with a hydrophilic (8) or a hydrophobic layer (9) is provided.
5. Prozessgasanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (10) ein freies Ende (11) aufweist, welches die gasseitige Öffnung (7) des Gasanschlusskanals (6) überragt.5. Process gas system according to claim 3 or 4, characterized in that the guide element (10) has a free end (11) which projects beyond the gas-side opening (7) of the gas connection channel (6).
6. Prozessgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Schicht (8) aus hydrophil wirkenden Polymeren gebildet ist.6. Process gas installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hydrophilic layer (8) is formed from hydrophilic polymers.
7. Prozessgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Schicht (9) aus einem oder mehreren nanostrukturierten Fluorpolymeren gebildet ist.7. Process gas installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hydrophobic layer (9) is formed from one or more nanostructured fluoropolymers.
8. Prozessgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasversorgungsanlage als kathodenseitige Gasversorgungsanordnung oder als anodenseitige Gasversorgungsanordnung der8. Process gas installation according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gas supply system as a cathode-side gas supply arrangement or as an anode-side gas supply arrangement of
BrennstoffZellenvorrichtung ausgebildet ist.Fuel cell device is formed.
9. Prozessgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Abgasanlage eines Verbrennungsmotors . 9. Process gas installation according to one of claims 1 to 7, characterized by a design as an exhaust system of an internal combustion engine.
PCT/EP2007/001661 2007-02-27 2007-02-27 Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas WO2008104189A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/001661 WO2008104189A1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/001661 WO2008104189A1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008104189A1 true WO2008104189A1 (en) 2008-09-04

Family

ID=38668727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/001661 WO2008104189A1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008104189A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003709A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Relative pressure sensor for determining pressure of medium regarding atmospheric pressure, has pressure supply lines comprising opening such that moist air present in pressure supply lines is contacted with drying chamber
DE202014007298U1 (en) * 2014-09-12 2015-12-16 Vacuubrand Gmbh + Co Kg Gasdruckmessvorichtung
DE102012000051B4 (en) * 2011-01-10 2016-08-04 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Pressure sensor for use in fuel cell systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4440014A (en) * 1981-09-16 1984-04-03 Nippon Soken, Inc. Knocking detection device
DE19621997C1 (en) * 1996-05-31 1997-07-31 Siemens Ag Electrochemical sensor e.g. for gas determination
US20050022594A1 (en) * 1998-12-07 2005-02-03 Aravind Padmanabhan Flow sensor with self-aligned flow channel
DE10340690A1 (en) * 2003-09-04 2005-04-14 Mtu Aero Engines Gmbh Sensor for measuring gas pressure in air inlet in front of compressor stage of a driving mechanism of an aircraft jet engine has pressure measuring line for introducing gas from chamber, and surrounded by water-repelling sensor core
US20060108222A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Denso Corporation Gas sensor with protective cover having higher water wettability

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4440014A (en) * 1981-09-16 1984-04-03 Nippon Soken, Inc. Knocking detection device
DE19621997C1 (en) * 1996-05-31 1997-07-31 Siemens Ag Electrochemical sensor e.g. for gas determination
US20050022594A1 (en) * 1998-12-07 2005-02-03 Aravind Padmanabhan Flow sensor with self-aligned flow channel
DE10340690A1 (en) * 2003-09-04 2005-04-14 Mtu Aero Engines Gmbh Sensor for measuring gas pressure in air inlet in front of compressor stage of a driving mechanism of an aircraft jet engine has pressure measuring line for introducing gas from chamber, and surrounded by water-repelling sensor core
US20060108222A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Denso Corporation Gas sensor with protective cover having higher water wettability

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003709A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Relative pressure sensor for determining pressure of medium regarding atmospheric pressure, has pressure supply lines comprising opening such that moist air present in pressure supply lines is contacted with drying chamber
DE102012000051B4 (en) * 2011-01-10 2016-08-04 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Pressure sensor for use in fuel cell systems
DE202014007298U1 (en) * 2014-09-12 2015-12-16 Vacuubrand Gmbh + Co Kg Gasdruckmessvorichtung
EP2995922A1 (en) 2014-09-12 2016-03-16 Vacuubrand Gmbh + Co Kg Gas pressure measuring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005003050B3 (en) Gas sensor, for use e.g. in chemical or petroleum plants, including porous, gas-permeable, water-impermeable cap for protection against harsh environments, fittable with calibration gas supplying adapter
EP2049376B1 (en) Compressed air supply system for motor vehicles
DE102018124659A1 (en) FUEL CELL SYSTEM WITH IMPROVED VENTILATION
EP2569812A1 (en) Drying device for reducing the moisture content of a gas, housing, method for producing the housing, battery and motor vehicle
WO2004004043A1 (en) Fluid separating device
WO2008104189A1 (en) Process gas plant with a sensor for measuring a measured variable of a process gas
DE102008048715A1 (en) Improvement of the signal quality of field effect transistors having humidity sensors or gas sensors
EP1904837A1 (en) Method for the simultaneous detection of a plurality of different types of atmospheric pollution using gas-sensitive field effect transistors
DE102007003938A1 (en) Fuel cell system with ultrasonic detector
DE102009039447A1 (en) Surface cleaning method for e.g. fill level sensor of drain valve in fuel cell system that is utilized for supplying drive energy for motor vehicle e.g. aircraft, involves moving surfaces of sensor against wiping element to clean surfaces
DE102008002579A1 (en) Microelectromechanical sensor element
DE112005002143T5 (en) A fuel cell system and method for determining deterioration of a contaminant removal element
WO2012123054A1 (en) Pressure sensor
WO2008116474A1 (en) Gas supply arrangement with a sensor for detecting a measurement quantity of a process gas
DE102011119664A1 (en) Level sensor e.g. ultrasonic sensor for detecting liquid level in container, has float that is provided with reflecting surface for reflecting ultrasound, and liquid inlet which is arranged below the float
DE19901590C1 (en) Aqueous condensate trap used in sample gas line of breathing- or anesthetic gas supply apparatus employs microporous PTFE filtration membranes ahead of analyzer, with visible, convenient and reliable condensation collection chamber
WO2013083223A1 (en) Liquid separator for a fuel cell system
DE102015213641A1 (en) Fuel cell water collector
DE102014016551B4 (en) Battery for a motor vehicle
WO2008092538A1 (en) Fuel cell system with a sensor for detecting pressure fluctuations in a fluid supply train
DE102020120627B3 (en) Battery case for a motor vehicle battery
DE102010014222B4 (en) Compressed air monitoring device
DE102014200001A1 (en) Device for discharging condensation water from a housing and housing with such a device
AT518900A4 (en) Exhaust gas analysis system for determining the concentration of chemical components in exhaust gas streams
DE102012220336B4 (en) LIQUID WATER PROTECTION IMPLEMENTATION OF A GAS QUALITY HYDROGEN SENSOR IN A FUEL CELL EXHAUST SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07711680

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07711680

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1