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1. (WO2009030547) PROCÉDE ET ÉLÉMENT DE DÉTECTION POUR DÉTERMINER LA CONCENTRATION EN EAU ET/OU EN DIOXYDE DE CARBONE D'UN GAZ
Dernières données bibliographiques dont dispose le Bureau international   

N° de publication :    WO/2009/030547    N° de la demande internationale :    PCT/EP2008/058815
Date de publication : 12.03.2009 Date de dépôt international : 08.07.2008
CIB :
G01N 27/419 (2006.01)
Déposants : ROBERT BOSCH GMBH [DE/DE]; Postfach 30 02 20, 70442 Stuttgart (DE) (Tous Sauf US).
WAHL, Thomas [DE/DE]; (DE) (US Seulement).
SCHUMANN, Bernd [DE/DE]; (DE) (US Seulement).
CLASSEN, Thomas [DE/DE]; (DE) (US Seulement)
Inventeurs : WAHL, Thomas; (DE).
SCHUMANN, Bernd; (DE).
CLASSEN, Thomas; (DE)
Représentant
commun :
ROBERT BOSCH GMBH; Postfach 30 02 20, 70442 Stuttgart (DE)
Données relatives à la priorité :
102007042219.0 05.09.2007 DE
Titre (DE) VERFAHREN UND SENSORELEMENT ZUR BESTIMMUNG DER WASSER- UND/ODER KOHLENDIOXID-KONZENTRATION IN EINEM GAS
(EN) METHOD AND SENSOR ELEMENT FOR DETERMINING THE WATER AND/OR CARBON DIOXIDE CONCENTRATION IN A GAS
(FR) PROCÉDE ET ÉLÉMENT DE DÉTECTION POUR DÉTERMINER LA CONCENTRATION EN EAU ET/OU EN DIOXYDE DE CARBONE D'UN GAZ
Abrégé : front page image
(DE)Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wasser- oder Kohlendioxid-Konzentration in einem Gas mit einem Sensorelement umfassend, einen Festelektrolytkörper (2), eine erste elektrochemische Pumpzelle umfassend eine in einem ersten inneren Gasraum (11) des Festelektrolytkörpers (2) angeordnete erste innere Pumpelektrode (12a, 12b) und eine auf der dem Messgas zugewandten Seite des Festelektrolytkörpers (2) angeordnete erste äußere Pumpelektrode (13), wobei die erste innere Pumpelektrode (12a, 12b) und die erste äußere Pumpelektrode (13) über eine Stromquelle miteinander verbunden sind, und eine zweite elektrochemische Pumpzelle umfassend eine in einem zweiten inneren Gasraum (21) des Festelektrolytkörpers (2) angeordnete zweite innere Pumpelektrode (22a, 22b) und eine auf der dem Messgas zugewandten Seite des Festelektrolytkörpers (2) angeordnete zweite äußere Pumpelektrode (23), wobei die zweite innere Pumpelektrode (22a, 22b) und die zweite äußere Pumpelektrode (23) über eine Stromquelle miteinander verbunden sind, in dem die erste Pumpzelle mit einer Pumpspannung betrieben wird, die nur zur Reduktion von molekularem Sauerstoff zu O2- -Ionen führt, und die zweite Pumpzelle mit einer höheren Pumpspannung betrieben wird, die sowohl zur Reduktion von molekularem Sauerstoff zu O2- -Ionen als auch zur Spaltung von Wasser zu O2- -Ionen führt, und aus der Differenz der Pumpströme der beiden Pumpzellen und/oder aus der aus den Pumpströmen resultierenden Spannungsdifferenz, die Wasser-Konzentration im Messgas ermittelt wird; oder die erste Pumpzelle mit einer Pumpspannung betrieben wird, die sowohl zur Reduktion von molekularem Sauerstoff zu O2- - Ionen als auch zur Spaltung von Wasser zu O2- -Ionen führt, und die zweite Pumpzelle mit einer höheren Pumpspannung betrieben wird, die sowohl zur Reduktion von molekularem Sauerstoff zu O2- -Ionen als auch zur Spaltung von Wasser zu O2- -Ionen und Kohlenstoffdioxid zu O2- - Ionen führt, und aus der Differenz der Pumpströme der beiden Pumpzellen und/oder aus der aus den Pumpströmen resultierenden Spannungsdifferenz die Kohlenstoffdioxid-Konzentration im Messgas ermittelt wird, sowie ein Sensorelement zur Bestimmung der Wasser- und/oder Kohlendioxid-Konzentration in einem Gas und deren Verwendung.
(EN)The present invention relates to a method for determining the water or carbon dioxide concentration in a gas with a sensor element comprising a solid electrolyte body (2), a first electrochemical pump cell comprising a first inner pump electrode (12a, 12b), which is arranged in a first inner gas chamber (11) of the solid electrolyte body (2), and a first outer pump electrode (13) which is arranged on that side of the solid electrolyte body (2) which faces the measurement gas, wherein the first inner pump electrode (12a, 12b) and the first outer pump electrode (13) are connected to one another by means of a current source, and a second electrochemical pump cell comprising a second inner pump electrode (22a, 22b), which is arranged in a second inner gas chamber (21) of the solid electrolyte body (2), and a second outer pump electrode (23) which is arranged on that side of the solid electrolyte body (2) which faces the measurement gas, wherein the second inner pump electrode (22a, 22b) and the second outer pump electrode (23) are connected to one another by means of a current source. In said method: the first pump cell is operated with a pump voltage which only reduces molecular oxygen to O2- ions, and the second pump cell is operated with a higher pump voltage which both reduces molecular oxygen to O2- ions and cleaves water to form O2- ions, and the water concentration in the measurement gas is determined from the difference between the pump currents of the two pump cells and/or from the voltage difference resulting from the pump currents; or the first pump cell is operated with a pump voltage which both reduces molecular oxygen to O2- ions and cleaves water to form O2- ions, and the second pump cell is operated with a higher pump voltage which both reduces molecular oxygen to O2- ions and cleaves water to form O2- ions and cleaves carbon dioxide to form O2- ions, and the carbon dioxide concentration in the measurement gas is determined from the difference between the pump currents of the two pump cells and/or from the voltage difference resulting from the pump currents. The invention also relates to a sensor element for determining the water and/or carbon dioxide concentration in a gas and to the use thereof.
(FR)La présente invention concerne un procédé de détermination de la concentration en eau ou en dioxyde de carbone d'un gaz à l'aide d'un élément de détection qui comprend un corps (2) en électrolyte solide, une première cellule électrochimique de pompage comportant une première électrode intérieure de pompage (12a, 12b) disposée dans un premier espace intérieur (11) prévu pour le gaz dans le corps (2) en électrolyte solide et une première électrode extérieure de pompage (13) disposée sur le côté du corps (2) d'électrolyte solide tourné vers le gaz à mesurer, la première électrode intérieure de pompage (12a, 12b) et la première électrode extérieure de pompage (13) étant reliées l'une à l'autre par une source de courant, et une deuxième cellule électrochimique de pompage comportant une deuxième électrode intérieure de pompage (22a, 22b) disposée dans un deuxième espace intérieur (21) prévu pour le gaz dans le corps (2) en électrolyte solide et une deuxième électrode extérieure de pompage (23) disposée sur le côté du corps (2) en électrolyte solide tourné vers le gaz à mesurer, la deuxième électrode intérieure de pompage (22a, 22b) et la deuxième électrode extérieure de pompage (23) étant reliées l'une à l'autre par une source de courant, la première cellule de pompage fonctionnant à une tension de pompage qui entraîne la réduction de l'oxygène moléculaire en ions O2- et la deuxième cellule de pompage fonctionnant à une tension de pompage plus élevée qui entraîne à la fois la réduction de l'oxygène moléculaire en ions O2- et la dissociation de l'eau en ions O2-, la concentration en eau dans le gaz à mesurer étant déterminée à partir de la différence entre les courants de pompage des deux cellules de pompage et/ou à partir de la différence de tension qui résulte des courants de pompage; ou la première cellule de pompage fonctionnant à une tension de pompage qui entraîne à la fois la réduction de l'oxygène moléculaire en ions O2- et la dissociation de l'eau en ions O2-, la deuxième cellule de pompage fonctionnant à une tension de pompage plus élevée qui entraîne non seulement la réduction de l'oxygène moléculaire en ions O2- mais également la dissociation de l'eau en ions O2- et la dissociation du dioxyde de carbone en ions O2-, la concentration en dioxyde de carbone dans le gaz à mesurer étant déterminée à partir de la différence entre les courants de pompage des deux cellules de pompage et/ou à partir de la différence de tension qui résulte des courants de pompage, ainsi qu'un élément de détection pour déterminer la concentration en eau et/ou en dioxyde de carbone dans un gaz, et son utilisation.
États désignés : AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RS, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW.
Organisation régionale africaine de la propriété intellectuelle (ARIPO) (BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
Office eurasien des brevets (OEAB) (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM)
Office européen des brevets (OEB) (AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MT, NL, NO, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR)
Organisation africaine de la propriété intellectuelle (OAPI) (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG).
Langue de publication : allemand (DE)
Langue de dépôt : allemand (DE)