[发明专利]电化学气体传感器

说明书

描述了一种用于测量在空气和/或气体混合物中的气态组成部分的电化学气体传感器（1），所述气体传感器带有传感器壳体（2），在所述传感器壳体中布置有测量电极（4）和配对电极（5），电解质（7）处于所述测量电极和配对电极之间。此外，扩散阻挡部（15）处于所述传感器壳体（2）中，所述扩散阻挡部如下地实施，使得设置成用于浓度确定的气体的能有针对性地调整的气体流能够从周围环境供应给所述测量电极（4）。所描述的技术解决方案的突出之处在于，在所述扩散阻挡部（15）与所述测量电极（4）之间设置有至少一个气体可透的、排斥液体的压力吸收元件（16），所述压力吸收元件在所述传感器壳体（2）内部覆盖所述扩散阻挡部（15）。

技术领域

本发明涉及用于测量在空气、蒸汽和/或气体流中的气态组成部分的电化学气体传感器（Gassensor），所述气体传感器带有传感器壳体，在所述传感器壳体中布置有测量电极和配对电极，电解质处于所述测量电极和配对电极之间。在所述传感器壳体中还设置有扩散阻挡部（Diffusionsbarriere），所述扩散阻挡部如下地实施，使得设置成用于浓度确定的气体的能有针对性地调整的气体流能够从周围环境供应给所述测量电极。

背景技术

由现有技术一般地已知如下电化学传感器，所述传感器有针对性地探测在气体、空气和/或蒸汽流中存在的气体或测定其在相应的流中的浓度。这种传感器具有如下电化学单元（Zelle），在所述单元中，待检测的气体在测量电极处被氧化或还原，并且在此出现的离子通过在所述传感器壳体内部设置的电解质扩散到配对电极，在该处所述离子被相应地还原或氧化。与在所述气体混合物中的待监测的气体的气体浓度成比例的电流在所述测量电极与所述配对电极之间流动。借助于联接到所述电极处的测量和评价单元来测量电流强度，并由此最终测定在所述气体混合物中的相关的气体的份额。以前面所描述的传感器使能进行电化学地还原的气体或蒸汽、如例如氧和氮氧化物在阴极处得到检测，而能进行电化学地氧化的气体或蒸汽、如例如一氧化碳、二氧化硫和硫氢化物在阳极处得到检测。

在用于探测氧的电化学传感器中，所述氧在氧阴极处还原。待监测的气体混合物通过以膜片和/或毛细管的形式的扩散阻挡部到达液态电解质中，并且最终到达到所述测量电极，其中，所述扩散阻挡部如下地实施，使得气体的流入被限制到一值上，从而使得所述测量电极在极限电流范围内工作。在极限电流条件下，电极表面的氧浓度在实践中是零，并且所述极限电流与氧流动成比例，所述氧流动是在待研究的气体中的氧的浓度的函数。

就此而言，由DE 27 09 903 A1已知一种用于检测氧的电化学传感器，所述传感器具有专门地实施的扩散阻挡部。所描述的扩散阻挡部设置一个或多个窄的通道，所述通道伸延通过在其它情况下坚固的（feste）阻挡部。所述阻挡部或者以多孔的板片、塞子或膜片的形式、以简单的（einfachen）毛细管道（Kapillarrohres）的形式但或者以前面提及的备选方案的组合的形式来实施。

此外，由DE 2 155 935已知用于测量在气体混合物中的气态组成部分的电化学传感器，所述传感器具有传感器壳体，在所述传感器壳体中，测量电极、配对电极及还有参考电极布置在电解质中。这种三电极传感器被用于检测在气体混合物中的、尤其是在周围环境空气中的不同的组成部分，以便探测有害物质、如例如碳氢化物、一氧化碳或一氧化氮，但还探测呼吸酒精（Atemalkohol）。所述参考电极与恒电势器连接并且在所述测量电极处产生恒定的电势，从而应该防止传感器信号的漂移。

如果使用电化学传感器以探测在气体混合物中的氧，则必须使所述氧在其处还原的测量电极被充分地极化，以便无疑地在极限电流范围内工作，在所述极限电流范围中，所述极限电流的值无关于电势。同时，所述测量电极不可以过强地极化，以便可靠地避免氢形成，所述氢形成引起氧测量值的失真（Verfälschung）。为了确保所述测量电极（在这种情况下所述阴极）的相应的运行，电极材料必须如下地选择，使得在阴极与阳极之间调整出适合的运行电势。就此而言，将贵金属、如例如金、铂、钯等或碳使用于所述测量电极和配对电极已被证明为有利的。