通过脉冲序列确定气体传感器的灵敏度的电化学方法技术

一种用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法。该方法包括将至少两个电脉冲施加到气体传感器的至少两个电极的至少两个部分，记录由所述至少两个脉冲在所述至少两个电极中引起的电流图案随时间的变化，通过将算法应用于由所述至少两个脉冲引起的电流图案来计算针对所述传感器灵敏度的至少一个值，并将所计算的灵敏度值与已知气体灵敏度校准数据进行比较。

An electrochemical method for determining the sensitivity of gas sensors by pulse sequence

An electrochemical method for determining the sensitivity of at least one gas sensor. The method includes applying at least two electrical pulses to at least two electrodes of a gas sensor, recording the change of current patterns over time caused by at least two pulses in at least two electrodes, calculating at least one value of sensitivity for the sensor by applying the algorithm to the current patterns caused by at least two pulses, and The calculated sensitivity values are compared with the known gas sensitivity calibration data.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过脉冲序列确定气体传感器的灵敏度的电化学方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月12日提交的德国专利申请序号102016212664.4的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及一种用于确定气体传感器的灵敏度的电化学方法。
技术介绍
电化学气体传感器或气体检测器通常包括至少两个电极，其中至少一个是气体扩散电极(工作电极)，另一个是对电极。两个电极经由适当的电解质诸如固体电解质或液体电解质进行离子接触，由此在过去两年中使用离子液体作为电解质变得突出。各种气体传感器制造商包括在确定其可维修性时监控电化学气体传感器的存在的一些手段。一种常见方法是生成合适的目标气体(感兴趣的分析物或合适的模拟物)并监控传感器对生成的气体的响应。然而，该技术具有若干缺点，包括复杂性和模糊性。在许多电流传感器中，传感器可维修性由电子测试确定。例如，US6,049,283描述了一种通过测量传感器放大器的输出中的电子噪声来检测可维修气体传感器的存在的方法。US5,202,637描述了一种通过向传感器施加电位脉冲或周期性变化的电位来检测电化学气体传感器的存在的方法。传感器的输出电流被监控。如果响应于电位信号检测到电流，则存在传感器。在US7,413,645中公开了另一种方法。在这里，通过电子地模拟分析物气体的存在、通过施加一个电流脉冲(5mV，持续20秒)来测量传感器对电子模拟的响应、以及作为电子模拟的测量响应的函数对传感器的输出进行调节，来调节电化学传感器的输出。该测试方法提供传感器性能的实时测量。电子询问通常以与暴露于目标气体相同的方式影响传感器。所述方法致使电流以与在工作电极处的目标气体的出现相同的方式流过传感器。但是，已经表明该方法仅适用于某些气体传感器。特别地，已经表明，所述方法不能被用于具有包括用于改善灵敏度和稳定性的某些添加剂的电解质的气体传感器。例如，当将US7,413,645中描述的方法应用于用于检测Cl2的气体传感器时，其包括具有无机添加剂的离子液体，未发现通过电子刺激所计算出的灵敏度与所测量的气体灵敏度之间的相关性。因此，需要提供一种用于测试气体传感器的方法，该方法可以应用于具有包括诸如添加剂之类的可以覆盖电极的活性表面的任何类型的干扰化合物的电解质的气体传感器。测试方法应是可靠的并适用于广泛的气体传感器。
技术实现思路
通常，提供了一种用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法。在一个优选且非限制性实施例或方面中，用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法包括：将至少两个电脉冲施加到气体传感器的至少两个电极的至少两个部分；记录由所述至少两个脉冲在所述至少两个电极中引起的电流图案随时间的变化；通过将算法应用于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案，计算针对所述传感器灵敏度的至少一个值；并将计算出的灵敏度值与已知气体灵敏度校准数据进行比较。在一个优选且非限制性实施例或方面中，所述至少两个脉冲可以是电压脉冲。在一个优选且非限制性实施例或方面中，所述至少两个脉冲可以通过以下脉冲参数之一来改变：脉冲高度(mV)、脉冲长度(秒)和脉冲类型。在一个优选且非限制性实施例或方面中，对于所述至少两个脉冲中的每一个，所述参数可以相同或不同。在一个优选且非限制性实施例或方面中，所述至少两个电脉冲可以以相反的方向施加到所述气体传感器。在一个优选且非限制性实施例或方面中，可以将多于两个电脉冲、特别是三个、四个或更多个脉冲的序列施加到所述至少一个气体传感器。在一个优选且非限制性实施例或方面中，由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案可以由至少2个参数描述，优选地由至少5个或7个或8个参数描述。在一个优选且非限制性实施例或方面中，由所述至少两个脉冲引起的电流图案可以由以下参数之一来描述：第一脉冲P1的最大或最小峰值(对应于脉冲高度)；第一脉冲P1的静止峰值(RestPeak1)；第一脉冲的曲线下面积(AUC1)；第二脉冲P2的最大或最小峰值(对应于脉冲高度)；第二脉冲P2的静止峰值(RestPeak2)；和第二脉冲的曲线下面积(AUC2)。在一个优选且非限制性实施例或方面中，可以基于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案的所述参数，特别是所述至少2个参数来生成用于计算针对所述传感器灵敏度的所述至少一个值的所述至少一个算法。在一个优选且非限制性实施例或方面中，所述气体灵敏度校准数据可以早先从相同的气体传感器类型获得。在一个优选和非限制性实施例或方面中，所述至少一个气体传感器可以包括选自包括以下的组中的电解质：具有至少一种添加剂部分的至少一种离子液体；盐水溶液，特别是LiCl水溶液；无机酸，特别是H2SO4、H3PO4；碱，特别是KOH；以及有机盐溶液，特别是碳酸二甲酯乙二醇和/或碳酸乙酯二醇中的LiPF6。在一个优选和非限制性实施例或方面中，所述至少一种添加剂部分可以包括至少一种有机添加剂、至少一种有机金属添加剂或至少一种无机添加剂。在一个优选且非限制性实施例或方面中，所述传感器可以包括与所述离子液体电接触的至少两个电极，所述电极通过分离器或通过间隔彼此分开。在一个优选且非限制性实施例或方面中，电极可以独立地、相同地或不同地包括：选自Cu、Ni、Ti、Pt、Ir、Au、Pd、Ag、Ru、Rh的组中的金属，和Cu、Ni、Ti、Pt、Ir、Au、Pd、Ag、Ru或Rh的氧化物、及其混合物，或诸如石墨，特别是石墨的碳、Cu和/或Ag。在一个优选且非限制性的实施例或方面中，所述气体传感器可以适于检测选自酸性气体、碱性气体、中性气体、氧化性气体、还原性气体、卤素气体、卤素蒸汽和氢化物气体的组中的气体，特别是选自F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3、ClO2、NH3、SO2、H2S、CO、CO2、NO、NO2、H2、HCl、HBr、HF、HCN、PH3、AsH3、B2H6、GeH4、和SiH4中的气体。现在将在以下编号的条款中描述和阐述本专利技术的各种优选和非限制性实施例或方面：条款1：一种用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法包括：将至少两个电脉冲施加到气体传感器的至少两个电极的至少两个部分，记录由所述至少两个脉冲在所述至少两个电极中引起的电流图案随时间的变化，通过将算法应用于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案来计算针对所述传感器灵敏度的至少一个值，以及，将计算出的灵敏度值与已知气体灵敏度校准数据进行比较。条款2：根据条款1所述的方法，其中所述至少两个脉冲可以是电压脉冲。条款3：根据条款1或2所述的方法，其中所述至少两个脉冲可以通过以下脉冲参数之一来改变：脉冲高度(mV)、脉冲长度(秒)和脉冲类型。条款4：根据条款1-3中任一项的方法，其中对于所述至少两个脉冲中的每一个，所述参数可以相同或不同。条款5：根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述至少两个电脉冲可以以相反的方向施加到所述气体传感器。条款6：根据条款1-5中任一项的方法，其中可以将多于两个电脉冲、特别是三个、四个或更多个脉冲的序列施加到所述至少一个气体传感器。条款7：根据条款1-6中任一项的方法，其中由至少两个脉冲引起的所述电流图案可以由至少2个参数来描述，优选地由至少5个或7个或8个参数来描述。条款8：根据条款1-7中任一项所述的方法，其中由所述至少两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法，包括：将至少两个电脉冲施加到气体传感器的至少两个电极的至少两个部分；记录由所述至少两个脉冲在所述至少两个电极中引起的电流图案随时间的变化；通过将算法应用于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案，计算针对传感器灵敏度的至少一个值；以及将所计算的灵敏度值与已知气体灵敏度校准数据进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 DE 102016212664.41.一种用于确定至少一个气体传感器的灵敏度的电化学方法，包括：将至少两个电脉冲施加到气体传感器的至少两个电极的至少两个部分；记录由所述至少两个脉冲在所述至少两个电极中引起的电流图案随时间的变化；通过将算法应用于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案，计算针对传感器灵敏度的至少一个值；以及将所计算的灵敏度值与已知气体灵敏度校准数据进行比较。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个脉冲是电压脉冲。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个脉冲通过至少一个参数或：脉冲高度(mV)、脉冲长度(秒)和脉冲类型而被改变。4.根据权利要求3所述的方法，其中对于所述至少两个脉冲中的每个脉冲，所述参数是相同的或不同的。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个电脉冲在相反的方向上被施加到所述气体传感器。6.根据权利要求1所述的方法，其中多于两个电脉冲的序列被施加到所述至少一个气体传感器。7.根据权利要求1所述的方法，其中四个或更多个电脉冲的序列被施加到所述至少一个气体传感器。8.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案由至少2个参数描述。9.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案由至少8个参数描述。10.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案由以下参数之一描述：第一脉冲P1的最大或者最小峰值(对应于脉冲高度)；第一脉冲P1的静止峰值(RestPeak1)；所述第一脉冲的曲线下的面积(AUC1)；第二脉冲P2的最大或者最小峰值(对应于脉冲高度)；所述第二脉冲P2的静止峰值(RestPeak2)；以及所述第二脉冲的曲线下的面积(AUC2)。11.根据权利要求8所述的方法，其中用于计算针对所述传感器灵敏度的所述至少一个值的所述算法基于由所述至少两个脉冲引起的所述电流图案的所述至少2个参数被生成。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体灵敏度校准数据是先前从相同的气体传感器类型获得的。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个气体传感器包括选自包括以下的组中的电解质：具有至少一个添加剂部分的至少一种离子液体；盐水溶液；无机酸；碱；以及有机盐溶液。14.根据权利要求13所述的方法，其中：所述盐水溶液是LiCl水溶液；所述无机酸是H2SO4或H3PO4；所述碱是KOH；或者所述有机盐溶液包括在碳酸二甲酯乙二醇和/或碳酸乙酯二醇中的LiPF6。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个添加剂部分包括至少一种有机添加剂、至少一种有机金属添加剂或至少一种无机添加剂。16.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器包括与所述离子液体电接触的至少两个电极，所述电极通过分离器或间隔彼此分开。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极独立地、相同地或不同地包括：选自Cu、Ni、Ti、Pt、Ir、Au、Pd、Ag、Ru、Rh的组中的金属；Cu、Ni、Ti、Pt、Ir、Au、Pd、Ag、Ru或Rh的氧化物、及其混合物，或碳。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述碳包括石墨。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体传感器适于选自酸性气体、碱性气体、中性气体、氧化性气体、还原性气体、卤素气体、卤素蒸汽和氢化物气体的组中的气体的检测。20.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体传感器适于选自F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3、ClO2、NH3、SO2、H2S、CO、CO2、NO、NO2、H2、HCl、HBr、HF、HCN、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·罗斯，
申请(专利权)人：MSA欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH