DE4224612A1 - Elektrochemischer ozonsensor - Google Patents
Elektrochemischer ozonsensorInfo
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Description
Die Erfindung besteht in einem elektrochemischen Ozonsensor zum
Nachweis von Ozon-Konzentrationen in Gasen oder Flüssigkeiten, der
eine Arbeitselektrode, die auf einem porösen Kunststoffträger
einen Katalysator aus Graphit, Graphit und Metall, Graphit und
Metalloxid oder Graphit und Halbleiteroxid enthält, und minde
stens eine Gegenelektrode aus Metall sowie einen Elektrolyten auf
weist.
In der US-PS 48 85 929 ist u. a. ein an einer potentiostatischen
Schaltung zu betreibender elektrochemischer Ozonsensor mit einer
Referenzelektrode, einer Gegenelektrode und einer Arbeitselektrode
beschrieben, die auf einem porösen Kunststoffträger einen Edel
metall-Katalysator, insb. aus MnO2 oder aus CuO, aufweist.
Dieser Ozonsensor kann zu einem nach einem anderen Prinzip arbei
tenden Ozonsensor, nämlich einem Dünnfilm-Halbleiter-Ozonsensor,
in Form eines Ozon-Doppelsensors vereinigt sein, mit dem ein mög
lichst breiter Ozon-Konzentrationsbereich gemessen werden kann.
Dabei mißt der Dünnfilm-Halbleiter-Ozonsensor niedere Konzentrati
onen und der elektrochemische Ozonsensor mittlere und hohe
Konzentrationen.
Die in den Ansprüchen definierte Erfindung dient der Vereinfachung
dieses bekannten Ozon-Doppelsensors dahingehend, daß mit einem
einzigen elektrochemischen Ozonsensor ein möglichst weiter Ozon-
Konzentrationsbereich, beginnend bei einer Größenordnung von etwa
0,1 ppm, meßbar wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Arbeits
elektrode zusätzlich zum Graphit eine Metall-Legierung, eine
Metalloxid-Mischung oder eine Halbleiteroxid-Mischung. In Aus
gestaltung der Erfindung und dieser Weiterbildung ist der Elek
trolyt eine anorganische Säure und die Gegenelektrode ist aus
einem Edelmetall, insb. Platin, einer Edelmetall-Legierung, einem
Edelmetalloxid, einer Edelmetalloxid-Mischung einer Metall/Metall
oxid-Mischung oder einer Metall/Metallsalz-Mischung.
In einer ersten Weiterbildung dieser Ausgestaltungen der Erfindung
kann eine Referenzelektrode vorgesehen werden, die auf einem
weiteren porösen Kunststoffträger ebenfalls einen Katalysator aus
Graphit, Graphit und Metall, Graphit und Metalloxid oder Graphit
und Halbleiteroxid enthält; dieser (weitergebildete) Ozonsensor
ist an einer potentiostatischen Schaltung zu betreiben.
In einer zweiten Weiterbildung der obigen Ausgestaltungen der
Erfindung kann die Arbeitselektrode allein aus Graphit, Graphit
und Metall, Graphit und Metalloxid oder Graphit und Halbleiteroxid
bestehen und eine Referenzelektrode aus einem Edelmetall, insb.
Platin, einer Edelmetall-Legierung, einem Edelmetalloxid, einer
Edelmetalloxid-Mischung, einer Metall/Metalloxid-Mischung oder
einer Metall/Metallsalz-Mischung; dieser (weitergebildete) Ozon
sensor ist ebenfalls an einer potentiostatischen Schaltung zu
betreiben.
Wenn wie oben angegeben bei einigen der Weiterbildungen der
Erfindung die entsprechende Elektrode aus einer Metall/Metalloxid-
Mischung oder einer Metall/Metallsalz-Mischung enthält, so werden
solche Elektroden auch als "Elektroden zweiter Art" bezeichnet;
sie haben ein besonders konstantes Elektrodenpotential.
Die erwähnten Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
sind besonders vorteilhaft, wenn das Potential der Arbeitselek
trode gegenüber einer Wasserstoff-Elektrode zwischen -100 mV und
+2,4 V liegt oder mittels der potentiostatischen Schaltung
gegenüber der Referenzelektrode in diesem Spannungsbereich
eingestellt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Graphit eine
spezifische Oberfläche von 0,5 m2/g bis 2000 m2/g, vorzugsweise
300 m2/g bis 650 m2/g, aufweisen oder die Oberfläche des Graphits
mit einem Edelmetall, einer Edelmetall-Legierung, einem Metalloxid
oder einer Metalloxid-Mischung dotiert sein.
Ferner kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Elektrolyt
mit einem Leitsalz elektrisch leitend gemacht sein oder es dient
Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure in flüssiger oder
gelierter Form als Elektrolyt, der gegebenenfalls auch mit Wasser
und/oder einem organischem Lösungsmittel verdünnt sein oder in
einem Festkörper enthalten sein kann.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert, in der
gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt einen Zwei-Elektroden-
Ozonsensor, und
Fig. 2 zeigt schematisch im Schnitt einen Drei-Elektroden-
Ozonsensor mit potentiostatischer Schaltung.
Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Ozonsensor ist für die Gasmes
sung konzipiert und hat an der Stirnseite seines Gehäuses 10 als
Gaseinlaß einen porösen Kunststoffträger 1 (z. B. Polytetrafluor
ethylen) für das Gas mit dem zu messenden Ozonanteil. Auf der
Innenseite des Kunststoffträgers 1 befindet sich eine Arbeits
elektrode 2, die einen Katalysator 3 aus Graphit, Graphit und
Metall, Graphit und Metalloxid oder Graphit und Halbleiteroxid
enthält.
An der anderen Stirnseite des Gehäuses 10 befindet sich auf einem
Kunststoffträger 1′ eine Gegenelektrode 4 aus Metall. Zwischen den
beiden Stirnseiten befindet sich ein Elektrolyt 5, z. B. eine der
oben genannten Säuren. Arbeitselektrode 2 und Gegenelektrode 4
sind mit entsprechenden Zuleitungen 21 bzw. 41 versehen.
Der Ozonsensor von Fig. 2 weist gegenüber Fig. 1 zusätzlich eine
Referenzelektrode 7 auf, die auf einem weiteren porösen Kunst
stoffträger 6 einen weiteren Katalysator 8 aus Graphit, Graphit
und Metall, Graphit und Metalloxid oder Graphit und Halbleiteroxid
enthält. Die Referenzelektrode 7 ist mit einer Zuleitung 71 verse
hen. Ferner ist eine zum Betrieb erforderliche potentiostatische
Betriebsschaltung 9 üblicher Art vorgesehen, an die die drei Elek
troden-Zuleitungen 21, 41, 71 angeschlossen sind.
Claims (12)
1. Elektrochemischer Ozonsensor zum Nachweis von Ozon-Konzentra
tionen in Gasen oder Flüssigkeiten, der eine Arbeitselektrode (2),
die auf einem porösen Kunststoffträger (1) einen Katalysator (3)
aus Graphit, Graphit und Metall, Graphit und Metalloxid oder Gra
phit und Halbleiteroxid enthält, und mindestens eine Gegenelek
trode (4) aus Metall sowie einen Elektrolyten (5) aufweist.
2. Elektrochemischer Ozonsensor nach Anspruch 1 mit einer eine
Metall-Legierung, eine Metalloxid-Mischung oder eine Halbleiter
oxid-Mischung aufweisenden Arbeitselektrode (2).
3. Elektrochemischer Ozonsensor nach Anspruch 1 oder 2 mit einer
anorganischen Säure als Elektrolyten (5) und mit einer Gegenelek
trode (4) aus einem Edelmetall, insb. Platin, einer Edelmetall-
Legierung, einem Edelmetalloxid, einer Edelmetalloxid-Mischung,
einer Metall/Metalloxid-Mischung oder einer Metall/Metallsalz-
Mischung.
4. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3
mit einer Referenzelektrode (7), die auf einem weiteren porösen
Kunststoffträger (6) einen weiteren Katalysator (8) aus Graphit,
Graphit und Metall, Graphit und Metalloxid oder Graphit und Halb
leiteroxid enthält, und mit einer potentiostatischen Betriebs
schaltung (9).
5. Elektrochemischer Ozonsensor nach Anspruch 3, bei dem die
Arbeitselektrode (4) aus Graphit, Graphit und Metall, Graphit und
Metalloxid oder Graphit und Halbleiteroxid besteht, und mit einer
Referenzelektrode (7) aus einem Edelmetall, insb. Platin, einer
Edelmetall-Legierung, einem Edelmetalloxid, einer Edelmetalloxid-
Mischung, einer Metall/Metalloxid-Mischung oder einer Metall/Me
tallsalz-Mischung sowie mit einer potentiostatischen Betriebs
schaltung (9).
6. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem das Potential der Arbeitselektrode (2) gegenüber einer
Wasserstoff-Elektrode zwischen -100 mV und +2,4 U liegt oder
mittels der potentiostatischen Schaltung (9) gegenüber der
Referenzelektrode (7) diesem Spannungsbereich eingestellt ist.
7. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem der Graphit eine spezifische Oberfläche von 0,5 m2/g bis
2000 m2/g, vorzugsweise 300 m2/g bis 650 m2/g, aufweist.
8. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem die Oberfläche des Graphits mit einem Edelmetall, einer
Edelmetall-Legierung, einem Metalloxid oder einer Metalloxid-
Mischung dotiert ist.
9. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8
mit einem durch Leitsalze elektrisch leitend gemachten Elektro
lyten (5, 8).
10. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8
mit Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure in flüssiger
oder gelierter Form als Elektrolyten.
11. Elektrochemischer Ozonsensor nach Anspruch 10 mit in Wasser
und/oder einem organischem Lösungsmittel verdünntem Elektrolyten.
12. Elektrochemischer Ozonsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11
mit einem in einem Festkörper enthaltenen Elektrolyten.
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| WO2000037931A1 (de) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Envitec-Wismar Gmbh | Elektrochemischer gassensor mit hoher selektivität für stickstoffmonoxid |
| DE10022093B4 (de) * | 2000-05-08 | 2004-02-19 | Dinotec Gmbh Wassertechnologie Und Schwimmbadtechnik | Verfahren zur Aufbereitung von Badewasser |
| DE102009047299A1 (de) | 2009-11-30 | 2011-07-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 | Gassensor zur Erfassung eines Gases in einer Flüssigkeit |
| DE19681487B3 (de) * | 1995-04-21 | 2011-11-10 | Mine Safety Appliances Co. | Elektrochemischer Sensor zum Aufspüren von Stickstoffdioxid |
| CN103529097A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-01-22 | 惠觅宙 | 蓝氧水浓度测试部件、含有其的冷消毒器及冷消毒方法 |
Families Citing this family (1)
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| DE102015108496B4 (de) * | 2015-05-29 | 2019-06-13 | Innovatec Gerätetechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Ozonkonzentration |
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|---|---|---|---|---|
| DE3711071A1 (de) * | 1987-04-02 | 1988-10-13 | Anseros Klaus Nonnenmacher Gmb | Verfahren und vorrichtung zur messung des ozongehaltes in gas und wasser |
| US4885929A (en) * | 1987-10-08 | 1989-12-12 | New Cosmos Electric Co. Ltd. | Ozone gas sensor and ozone gas detecting device having ozone gas sensor |
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1992
- 1992-07-25 DE DE4224612A patent/DE4224612C2/de not_active Expired - Fee Related
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