Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Gassensoren – Anwendungen im Überblick

Thema

Amperometrischer Sauerstoffsensor für industrielle Anwendungen

Detektor für halogenierte organische Verbindungen (Rice-Detektor)

Dickschicht-Sensor für die H2-Bestimmung in Chlorgas

Kombinierter elektrochemischer CO2/O2-Sensor

Sauerstoffsensor für Inertgasanwendungen und Gasgemische mit brennbaren Komponenten

WLD-Array für selektive Gasanalyse

Kombinierter elektrochemischer CO2/O2-Sensor

Thema Gassensoren

© Fraunhofer IKTS
Elektrochemischer CO2/O2-Sensor, Mehrfachnutzen.
© Fraunhofer IKTS
Ansprechverhalten des Sensors.

Die Bestimmung der CO2-Konzentration in Gasgemischen ist in vielen Anwendungsbereichen von Bedeutung: Bei der Kontrolle von Wachstumsprozessen in der Biotechnologie, zur Raumluft- und Schadstoffüberwachung sowie in der Atemgasanalytik für medizinische Anwendungen. Elektro­chemische Festelektrolyt-CO2-Sensorelemente lassen sich bei entsprechender Automatisierung der Fertigung vor allem im Vergleich zu Infrarot-basierten optischen CO2-Sensoren einfach und kosten­günstig in großen Stückzahlen herstellen und in einem breiteren Bereich von Einsatzbedingungen nutzen.

 

Entwicklungsergebnisse
 

Der am IKTS für den Einsatz in der Atemgasanalytik entwickelte potentiometrische CO2-Sensor basiert auf einem Natrium­­ionen-leitenden Festelektrolyt und erlaubt mit Hilfe einer patentierten zusätzlichen Bezugselektrode die Kompensation einer möglichen O2-Quer­empfind­lichkeit bzw. Messung sprunghafter O2-Konzentrationsänderungen. Der Sensor wird in keramischer Dickschichttechnologie gefertigt und wurde entsprechend den Anforderungen der Anwendung auf eine Größe von 3,5 x 4,0 x 0,5 mm³ minia­tu­ri­siert. Das Ansprech­verhalten in dem für die Atemgasanalyse relevanten Konzentrationsbereich von 0,04–10 Vol.‑% CO2 in Luft entspricht in sehr guter Näherung dem Nernst'schen Idealverhalten.

 

Leistungsangebot
 

  • Anwendungsspezifische Anpassung von Sensorgeometrie und Betriebsparametern
  • Sensorpackaging und -integration in keramischer AVT
  • Beistellung von Sensor-Prototypen für Tests
  • Technologieentwicklung und -transfer für Industrialisierung der Sensorfertigung


Veröffentlichungen
 

C. Belda, M. Fritsch, M. Kusnezoff, C. Feller, C. Kretzschmar: Potentiometrischer Sensor zur kombinierten Bestimmung der Konzentration eines ersten und eines zweiten Gasbestandteils einer Gasprobe, insbesondere zur kombinierten Bestimmung von CO2 und O2, entsprechendes Bestimmungsverfahren und Verwendung derselben. DE 10 2009 031 773 B4, 2019

S. Dietrich, M. Kusnezoff, S. Mosch, N. Trofimenko, Impedimetrische Untersuchungen an Elektroden elektrochemischer CO2-Sensoren, Dresdner Sensor-Symposium, Conference Proceedings, 99-104, 2017, DOI: 10.5162/13dss2017/3.3

S. Dietrich, M. Kusnezoff, S. Mosch, C. Baumgärtner, Investigation of electrochemical processes in CO2 sensitive electrodes, EUROSENSORS 2018, Graz, Österreich, 9.–12. September 2018

Gefördert durch

Veröffentlichungen

2018

Dietrich, Stefan; Kusnezoff, Mihails: Gassensitives Sensorelement.
Priorität: DE 102016221877 A1: 20161108
(URL: https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=worldwide.espacenet.com&FT=D&CC=DE&NR=102016221877A1. Zugriffsdatum: 23.9.2019)

Dietrich, Stefan; Kusnezoff, Mihails: Desorption and electrical conductivity studies of indium tin oxide powders and thick films.
In: Proceedings. MDPI AG 2 (2018), Nr.13, Art. 901, S. 5.
(DOI: http://dx.doi.org/10.3390/proceedings2130901)

Dietrich, Stefan; Kusnezoff, Mihails; Mosch, Sindy; Baumgärtner, Christoph: Investigation of electrochemical processes in CO2 sensitive electrodes.
In: Proceedings. MDPI AG 2 (2018), Nr.13, Art. 903, S. 5.
(DOI: http://dx.doi.org/10.3390/proceedings2130903)

Kusnezoff, Mihails; Trofimenko, Nikolai: Anode für eine elektrochemische Zelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle mit einer solchen Anode.
Priorität: DE 102016223414 A1: 20161125
(URL: https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=worldwide.espacenet.com&FT=D&CC=DE&NR=102016223414A1. Zugriffsdatum: 23.9.2019)

Schubert, Martin; Rebohle, Lars; Wang, Yakun; Fritsch, Marco; Bock, Karlheinz; Vinnichenko, Mykola; Schumann, Thomas: Evaluation of Nanoparticle Inks on Flexible and Stretchable Substrates for Biocompatible Application.
In: TU Dresden, Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik -IAVT-; Institute of Electrical and Electronics Engineers -IEEE-; International Microelectronics and Packaging Society -IMAPS-: 7th Electronic System-Integration Technology Conference, ESTC 2018. Proceedings : 18th to 21st Sept. 2018, Dresden, Germany. Piscataway, NJ: IEEE, 2018, 6 S.
(DOI: http://dx.doi.org/10.1109/ESTC.2018.8546494)

Vinnichenko, Mykola; Fritsch, Marco; Xiao, Junchen; Makarov, Denys; Voitsekhivska, Tetiana; Sauchuk, Viktar; Kusnezoff, Mihails: Flexible high-performance metallic interconnects prepared by innovative diode laser array treatment of inkjet-printed layers.
In: Society for Imaging Science and Technology -IS&T-; Imaging Society of Japan -ISJ-: Printing for Fabrication 2018 : Materials, Applications and Processes, 34th International Conference on Digital Printing Technologies (NIP), September 23-27, 2018, Dresden, Germany; Technical Program, Abstracts, and USB Proceedings. Springfield/Va.: IS&T, 2018, S.XIV