[发明专利]电化学多气体传感器

说明书

本发明涉及一种具有工作电极和参考电极的特定布置的多气体传感器，其中所述参考电极具有分别由不同电极材料制成的两个导电连接的单电极，并且所述工作电极和所述单电极优选地分别为盘形并且相叠地布置在两个堆叠中。本发明还包括一种用所述多气体传感器定量或定性地确定两种目标气体的方法。

技术领域

本发明的主题是一种具有至少两个工作电极和至少一个参考电极的多气体传感器，其中所述参考电极具有分别由不同电极材料制成的两个导电连接的单电极，并且所述工作电极和所述单电极优选地分别为盘形并且相叠地布置在两个堆叠中。本发明还包括一种使用多气体传感器定量或定性地确定至少两种目标气体的方法。

背景技术

电化学气体传感器以多种方式用于解析定性和定量的气体测量。在与待证明的气体选择性反应的测量电极上，目标气体发生转换，该转换由于其选择性和其通过明确可测量的电量的可达性而可以用于做出定性和定量的结论。常见的电化学气体传感器具有多个通过电解质相互连通的电极。在最小配置中，电化学气体传感器具有测量电极和配对电极。在扩展的通常称为三电极传感器的版本中，向该配置添加参考电极。这些电极被电解质包围。

电化学多气体传感器被设置用于同时检测至少两种不同的目标气体。为此，所述电化学多气体传感器通常配备有不同的电极材料以测量至少两种目标气体。从而例如在H₂S/一氧化碳传感器的情况下，H₂S工作电极可以由铱制成，而一氧化碳工作电极可以由铂制成。然而，通常只有一个参考电极用于两个不同的工作电极。

所述参考电极的电化学活性材料于是通常由铱或由铂或由铱或铂的混合物组成，其中然后将这两种金属同时施加到所述参考电极的表面上。如果所述参考电极同时包括铱和铂，则形成混合电位。

例如，DE 102004059280 B中讲述了商用多气体传感器的一个示例，该文献使得能够借助于在手持、便携式设备中非常小结构形式的多气体传感器同时测量两种有毒气体，即CO和H₂S。DE 102009010773 B3中公开了另一种多气体传感器及其电极布置。在该文献中参考电极都没有导电连接。

已知的是，干扰气体可能对传感器性能产生负面影响。从而例如当乙醇存在时铂参考电极的电位受到特别强烈的影响。电位移动到负值并进入氧还原范围，即在空气氧存在的情况下传感器显示负值。这在传感器应当探测目标气体的区域中是不希望的。

在经常使用消毒剂工作的环境中，环境空气中通常富含乙醇或诸如异丙醇的其他醇类。在使用酒精消毒剂时，即使不存在目标气体，也影响参考电极电位。对于铂电极或铂-碳电极尤其如此。

在对两种目标气体使用由铂和铱制成的混合金属参考电极时，乙醇的进入可能导致乙醇作为干扰气体从诸如铱的非反应性工作电极旁流过并且不受阻碍地到达参考电极，铱既不以电化学方式又不以催化方式转化醇类，而所述参考电极包含一定比例的铂，乙醇可以在铂上转换。该转换随后导致电位移位，所述电位移位使测量值失真并且还可能长期导致传感器性能的变化。

第二个技术问题是在突然的温度变化情况下可能产生瞬态信号，因为电极材料具有不同的温度系数。即，如果工作电极和参考电极由不同的材料制成，则由于温度变化引起的电容性电荷反转流不均衡。由此产生瞬态信号。

这种效应尤其出现在组件和小电极之间距离很小的非常小或平面的传感器情况下，因为环境中的温度变化可能快速击穿参考电极，因为参考电极随后对温度影响的屏蔽很差。从而在小电极且电化学系统中膜和电极之间的距离短的情况下，参考电极处的温度变化会快速出现。这导致不期望的信号效应。这种效应抵消了使传感器小型化的努力。

发明内容

本发明的任务是提供一种测量方法和一种测量设备，其在存在干扰气体的情况下可靠地证明至少两种不同的目标气体并且最小化干扰气体的影响，特别是对零信号的影响。还期望传感器在温度突然变化的情况下（例如一分钟内温度变化超过20°K）具有尽可能小的瞬态显示。