Das Projekt "Kompaktzellen-Gassensor fuer Kohlendioxid-Warn- und Messgeraete" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V. durchgeführt. Die Forschungsarbeit betrifft die Entwicklung und Erprobung eines potentiometrischen Gassensors zur Kohlendioxidmessung (Patentanmeldung DE 195 15 065 A1 (1995); Gebrauchmusteranmeldung 297 09 141.7 (1997)) in der Atmosphaere. Der Sensor arbeitet nach dem SEVERINGHAUS-Prinzip: Die Messung des CO2-Partialdruckes erfolgt elektrochemisch durch Erfassen des pH-Wertes einer duennen Schicht von Hydrocarbonatelektrolyt, die ueber eine Polymer-Diffusionsmembran mit dem CO2-haltigen Messmedium (Luft) im Gleichgewicht steht. Dieser pH-Wert ist logarithmisch vom CO2-Partialdruck anhaengig. Die Besonderheit des Forschungsprojektes bestand darin, das bisher vorrangig fuer Messungen in Fluessigphasen genutzte Prinzip auf Langzeitmessungen in der Gasphase zu uebertragen. Weiterhin galt es, einen kleinen Sensor zu schaffen, der sich in seiner Abmessung der Geometrie eines elektronischen Bauelementes naehert und als steckbares Bauteil unmittelbar in eine elektronische Schaltung integriert werden kann. Wesentliche Sensoreigenschaften wie Langzeitkonstanz des Arbeitspunktes und wartungsfreie Standzeit sollten erheblich verbessert werden. Bedienfreundlichkeit und mechanische Robustheit sind Voraussetzungen fuer den geplanten Industrieeinsatz. Eine neu entwickelte, miniaturisierte pH-Einstabmesskatte, bestehend aus Glaselektrode, Bezugselektrode und Temperaturfuehler, ist elektrolytdicht in einen Epoxidharzkoerper eingegossen, der mit einer Ueberwurfmutter in einem stabilen Kunststoffgehaeuse gehaltert ist. Auf diese Weise und durch das Schutzgitter am Boden des Sensorkoerpers sind die empfindlichen Teile des Sensors, Glaselektrode und Diffusionsmembran, gegen mechanische Zerstoerung wirksam geschuetzt. Durch die Messwertstabilitaet der pH-Einstabmesskette sowie die Optimierung der Einflussgroessen Gasdurchlaessigkeit der Polymermembran, Art des Spacermaterials und Elektrolytzusammensetzung werden die Messeigenschaften des CO2-Sensors erheblich verbessert. Der Sensor funktioniert lageunabhaengig und ist unempfindlich gegenueber Feuchtigkeit (auch kondensierender) sowie gegen Aerosole wie Staub und Fluessigkeitsnebel. Ein integrierter Temperaturfuehler ermoeglicht die Temperaturkompensation des Messsignals. Von grossem Vorteil ist, dass der neu entwickelte Sensor im Unterschied zu anderen CO2-Sensoren keine Betriebsenergie benoetigt. Waehrend Sensoren, die nach dem Infrarot-Adsorptionsprinzip oder mit Festelektrolyten bei hoher Temperatur arbeiten, Energiezufuhr von 0,4 bis ca 3 Watt benoetigen, liefert der elektrochemische CO2-Sensor ein Spannungssignal, das mit elektronischen Schaltungen von sehr niedrigem Energieverbrauch ausgewertet werden kann....