(57)【要約】  ＮＨ3又は含ＮＨ3ガス混合物を検出するための電気化学式ガスセンサ用の液体電解質の場合に、本願は、該電解質が、少なくとも１種の溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータを含有することを提供する。その際に、該電導度塩は、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物である。好ましくは、該電解質は、（ｉ）溶剤としての水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物；（ｉｉ）電導度塩としてのＬｉＣｌ、ＫＣｌ、テトラブチルアンモニウムトルエンスルホナート又は１−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファート；及び（ｉｉｉ）有機メディエータとしてのｔ−ブチル−ヒドロキノン又はアントラキノン−２−スルホナートからなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学式ガスセンサ用、特にＮＨ3又は含ＮＨ3ガス混合物の検出に適している電気化学式ガスセンサ用の、液体電解質であって、
該電解質が、少なくとも１種の溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータを含有し、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物である、液体電解質。
【請求項２】
該電解質が、緩衝剤を含有し、その際に、該緩衝剤が、好ましくは、
式Ｉ  Ｒ1−（ＣＲ2Ｒ3）n−ＳＯ3Ｈ
［式中、ｎ＝１、２、３、４又は５、好ましくはｎ＝２又はｎ＝３である］に相当する化合物であり、ここで、全てのＲ2及びＲ3は互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されており、かつＲ1は、ピペラジニル、置換ピペラジニル、Ｎ−モルホリノ、シクロアルキル、トリス（ヒドロキシアルキル）アルキルを含む群から選択されていることを特徴とする、請求項１記載の電解質。
【請求項３】
ｎ＝２又はｎ＝３であり、ここで、全てのＲ2及びＲ3は互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されており、かつＲ1は、［４−（２−ヒドロキシエチル）−１］−ピペラジニル、（Ｎ−モルホリノ）、Ｎ−シクロヘキシル、トリス−（ヒドロキシメチル）メチルから選択されており、その際に、該緩衝剤が、好ましくは３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸又は３−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸であることを特徴とする、請求項２記載の電解質。
【請求項４】
該電解質が、更なる成分として、蒸気圧を低下させる成分を含有し、その際に、該更なる成分が、好ましくはアルキレングリコール又はポリアルキレングリコールであり、特に好ましくは、プロピレングリコール、エチレングリコール又はプロピレングリコールとエチレングリコールとの混合物であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項５】
該溶剤が、水及びアルキレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されている、好ましくは、水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項６】
該電導度塩のアニオンが、ハロゲニド、カーボナート、スルホナート、ホスファート及び／又はホスホナートを含む群から選択されており、
好ましくは、アニオンは、アルキル−スルホナート、アルケニル−スルホナート、アリール−スルホナート、アルキル−ホスファート、アルケニル−ホスファート、アリール−ホスファート、置換アルキル−スルホナート、置換アルケニル−スルホナート、置換アリール−スルホナート、置換アルキル−ホスファート、置換アルケニル−ホスファート、置換アリール−ホスファート、ハロゲン化ホスファート、ハロゲン化スルホナート、ハロゲン化アルキル−スルホナート、ハロゲン化アルケニル−スルホナート、ハロゲン化アリール−スルホナート、ハロゲン化アルキル−ホスファート、ハロゲン化アルケニル−ホスファート、ハロゲン化アリール−ホスファートを含む群から選択されており、
特に好ましくは、アニオンは、フルオロホスファート、アルキルフルオロホスファート、アリール−スルホナートを含む群から、
極めて特に好ましくは、ペルフルオロアルキルフルオロホスファート、トルエンスルホナートを含む群から、選択されている
ことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項７】
該電導度塩が、カチオンとして金属イオン、オニウムイオン又は金属イオンとオニウムイオンとの混合物を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項８】
該金属イオンが、アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンから、好ましくはＬｉ、Ｋ及び／又はＮａから、選択されていることを特徴とする、請求項７記載の電解質。
【請求項９】
該オニウムイオンが、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、グアニジニウムカチオン及びヘテロ環式カチオンから選択されており、
好ましくは、アルキル−アンモニウムカチオン及びヘテロ環式カチオンから選択されおり、
特に好ましくは、アルキル−アンモニウム、イミダゾリウム及び／又は置換イミダゾリウムイオンから選択されており、その際に、該置換イミダゾリウムイオンは、好ましくは、
【化１】
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に相当する構造を有し、ここで、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は互いに独立して、−Ｈ、炭素原子１〜２０個を有する直鎖状又は分岐状のアルキル、炭素原子２〜２０個及び１個以上の二重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルケニル、炭素原子２〜２０個及び１個以上の三重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルキニル、炭素原子１〜６個を有するアルキル基で置換されていてよい、炭素原子３〜７個を有する飽和、部分不飽和又は完全不飽和のシクロアルキル、飽和、部分不飽和又は完全不飽和のヘテロアリール、ヘテロアリール−Ｃ1〜Ｃ6−アルキル又はアリール−Ｃ1〜Ｃ6−アルキルから選択されていてよく、その際に、特に好ましくは、Ｒ2、Ｒ4及びＲ5がＨであり、かつＲ1及びＲ3がそれぞれ互いに独立して、炭素原子１〜２０個を有する直鎖状又は分岐状のアルキルであることを特徴とする、請求項７又は８記載の電解質。
【請求項１０】
該有機メディエータが、酸化の際にキノイド系又はナフタレン系を形成するポリヒドロキシ化合物であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項１１】
該有機メディエータが、ｏ−ジヒドロキシベンゼン、ｐ−ジヒドロキシベンゼン、置換ｏ−ジヒドロキシベンゼン及び置換ｐ−ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン、置換ジヒドロキシナフタレン、アントラヒドロキノン、置換アントラヒドロキノン、
好ましくは、１，２−ジヒドロキシベンゼン、１，４−ジヒドロキシベンゼン、ナフトヒドロキノン、置換１，２−又は１，４−ジヒドロキシベンゼン、置換ヒドロキノン、置換ナフトヒドロキノン、
特に好ましくは、置換アントラヒドロキノン、置換ヒドロキノン、置換１，２−ジヒドロキシベンゼン
を含む群から選択されていることを特徴とする、請求項１０記載の電解質。
【請求項１２】
置換アントラキノン、置換１，２−ジヒドロキシベンゼン及び／又は置換１，４−ヒドロキノンの置換基が、スルホニル、ｔ−ブチル、ヒドロキシ、アルキル、アリール、好ましくはスルホン酸及び／又はｔ−ブチルを含む群から選択されていることを特徴とする、請求項１１記載の電解質。
【請求項１３】
該電解質が、溶剤としてプロピレンカーボネート及び／又はエチレンカーボネートの混合物を含有し、電導度塩としてＬｉＣｌ、ＫＣｌ、テトラブチルアンモニウムトルエンスルホナート及び／又は１−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファート又はこれらの成分のうち２種以上の混合物を含有し、かつ有機メディエータとしてｔ−ブチル−ヒドロキノン及び／又は置換アントラキノン、好ましくはアントラキノン−２−スルホナートを含有することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項１４】
該有機メディエータが、１０-2モル／ｌ以下、好ましくは１０-3モル／ｌ以下、特に好ましくは５×１０-4モル／ｌ以下、極めて特に好ましくは２×１０-4モル／ｌ以下、極めて特に好ましくは１０-4モル／ｌ以下の濃度で、該電解質中に含まれていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項１５】
該有機メディエータが、１０-6モル／ｌ以上、好ましくは１０-5モル／ｌ以上、特に好ましくは５×１０-5モル／ｌ以上、極めて特に好ましくは８×１０-5モル／ｌ以上、極めて特に好ましくは１０-4モル／ｌ以上の濃度で、該電解質中に含まれていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項記載の電解質。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の電解質の製造方法であって、以下の工程：
ａ．溶剤を反応容器中に装入する工程
ｂ．緩衝剤を添加する工程
ｃ．有機メディエータを添加する工程
ｄ．混合物を撹拌しながら、１５０℃に約１５分間加熱する工程
ｅ．全ての固体が溶解するまで、更に熱供給せずに約１時間撹拌する工程
ｆ．室温に冷却する工程
ｇ．電導度塩を添加する工程
を含む、電解質の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学式ガスセンサ用の液体電解質、特にＮＨ3又は含ＮＨ3ガス混合物を検出するための電気化学式ガスセンサ用の液体電解質に関する。
【０００２】
限られた期間にわたって気体アンモニア（ＮＨ3）の濃度が検出可能である、電気化学式ガスセンサは、一般に知られている。そのようなセンサは、通常、化学工業から、冷却設備の監視を経て、農場までの、多種多様な技術分野において使用される。これらは、特に、可燃性で、吸入の際に有毒で、腐食性のアンモニアガスの臨界濃度を適時に認識し、かつ相応する危険を警告するために利用される。
【０００３】
そのような電気化学式センサの本質的な構成要素のうちの１つが、該センサ中で使用される電解質である。該電解質は、その際に、少なくとも１つのアノード及び少なくとも１つのカソードと導電接触している。検出されうるガスが、該電気化学式センサ中に入ってくると、典型的には、該ガスと該電解質と該電極材料との間で、反応が行われ、この反応は、該センサのアノードとカソードとの間で測定可能な電流の流れをもたらす。
【０００４】
そして、欧州特許第0 395 927号明細書には、可溶性電解質で充填された電解質室中に収容されている少なくとも１つの測定極及び対極を有し、気体又は液体の測定試料中のアンモニア又はヒドラジンの測定用の電気化学式測定セルが記載されており、該室は、透過膜により測定試料に対して閉じられている。
【０００５】
欧州特許第0 556 558号明細書も、アンモニア、アミン、ヒドラジン及びヒドラジン誘導体の測定用の電気化学式測定セルを提供する。ここでは、該電解質溶液中の支持電解質(Leitelektrolyten)として吸湿性のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を使用することが提案される。このことは、該電解質の乾燥を防止し、このようにして、該センサのできるだけ長期間の使用適性を可能にする。
【０００６】
そのように構成された電気化学式センサでのアンモニア（ＮＨ3）の検出は、該センサ中へ流入するアンモニアガスと、該センサの電極と、該電解質との間の電気化学反応により、行われる。この反応の過程で、入ってくるアンモニアガスが該測定極上で酸化される。その際に生じるアンモニウムイオンは、引き続き、該対極上で、再び脱プロトン化される。しかし、これに関連して、例えば、この反応の副生物として更なる窒素化合物が形成されるかもしれず、該化合物が該電極表面の閉塞（被毒）をまねくかもしれないことが問題となりうることが判明している。
【０００７】
これらから出発して、本発明の課題は、技術水準のこれらの欠点及び他の欠点を克服することである。
【０００８】
解決手段として、本発明は、請求項１に相当する液体電解質を提供する。態様は、従属請求項の対象である。
【０００９】
電気化学式ガスセンサ用の、特にＮＨ3又は含ＮＨ3ガス混合物の検出に適している電気化学式ガスセンサ用の、液体電解質の場合に、本発明は、該電解質が、少なくとも１種の溶剤、電導度塩(Leitsalz)及び／又は有機メディエータを含有し、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であることを提供する。
【００１０】
特に、貴金属又はカーボンナノチューブ製の電極が使用される電気化学式ガスセンサのために、そのような電解質は、そのようなセンサの連続通気耐性(Dauerbegasungsfestigkeit)を改善するために、大いに有利に使用することができる。特に、前記のような被毒のリスクは、このようにして明らかに最小限にすることができる。
【００１１】
その際に、該電解質が緩衝剤を含有し、その際に、該緩衝剤が、好ましくは、
式Ｉ  Ｒ1−（ＣＲ2Ｒ3）n−ＳＯ3Ｈ
［式中、ｎ＝１、２、３、４又は５、好ましくはｎ＝２又はｎ＝３である］に相当する化合物であり、ここで、全てのＲ2及びＲ3が互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されており、かつＲ1が、ピペラジニル、置換ピペラジニル、Ｎ−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−（ヒドロキシアルキル）アルキルを含む群から選択されている場合が特に有利である。例えば、Ｒ2及びＲ3は互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されていてよく、その際にｎ＝２であり、かつＲ1は、ピペラジニル、置換ピペラジニル、Ｎ−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−（ヒドロキシアルキル）アルキルを含む群から選択されている。例えば、Ｒ2及びＲ3が互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されており、その際にｎ＝２であり、かつＲ1が、Ｎ−モルホリノ及びトリス−（ヒドロキシアルキル）アルキルを含む群から選択されていることも考えられる。例えば、その際に、ｎ＝２又はｎ＝３であり、その際に、全てのＲ2及びＲ3が互いに独立して、Ｈ、ＮＨ及びＯＨから選択されており、かつＲ1が、［４−（２−ヒドロキシエチル）−１］−ピペラジニル、（Ｎ−モルホリノ）、Ｎ−シクロヘキシル、トリス−（ヒドロキシメチル）メチルから選択されている場合が極めて特に有利である。極めて特に好ましくは、該緩衝剤は、３−（Ｎ−モルホリノ）−プロパンスルホン酸又は３−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸である。そして、例えば、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、かつ該電解質がそのうえ、緩衝剤、特に３−（Ｎ−モルホリノ）−プロパンスルホン酸又は３−（Ｎ−モルホリノ）−エタンスルホン酸から選択されている緩衝剤を含有することが可能である。
【００１２】
該電解質が、ある程度の時間の後に乾燥することを―例えば該センサが連続操作において使用される場合に―防止するために、そのうえ、該電解質が、更なる成分として、その蒸気圧を低下させる成分を含有する場合が有利である。その際に、更なる成分は、好ましくはアルキレングリコール又はポリアルキレングリコールであってよく、特に好ましくはプロピレングリコール、エチレングリコール又はプロピレングリコールとエチレングリコールとの混合物である。そして、例えば、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩は、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、かつ該電解質がそのうえ、少なくとも１種のアルキレングリコール、特に、プロピレングリコール、エチレングリコール又はプロピレングリコールとエチレングリコールとの混合物から選択されているアルキレングリコールを含有することが可能である。
【００１３】
更に、該溶剤が、水及びアルキレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されている、好ましくは水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されている場合が好都合である。例えば、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、かつ該溶剤が水であることが可能である。選択的に、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、かつ該溶剤が、アルキレンカーボネート、特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合物であることも考えられる。その際に、特に、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、該電解質がそのうえ、緩衝剤、特に、３−（Ｎ−モルホリノ）−プロパンスルホン酸又は３−（Ｎ−モルホリノ）−エタンスルホン酸から選択されている緩衝剤を含有し、かつ該溶剤が、アルキレンカーボネート、特にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合物であることも考えられる。そのうえ、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、該電解質がそのうえ、少なくとも１種のアルキレングリコール、特にプロピレングリコール、エチレングリコール又はプロピレングリコールとエチレングリコールとの混合物から選択されているアルキレングリコールを含有し、かつ溶剤が、アルキレンカーボネート、特にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合物であることが可能である。
【００１４】
好ましくは、該電導度塩のアニオンは、ハロゲニド、カーボナート、スルホナート、ホスファート及び／又はホスホナートを含む群から選択されており、好ましくは、アニオンは、アルキル−スルホナート、アルケニル−スルホナート、アリール−スルホナート、アルキル−ホスファート、アルケニル−ホスファート、アリール−ホスファート、置換アルキル−スルホナート、置換アルケニル−スルホナート、置換アリール−スルホナート、置換アルキル−ホスファート、置換アルケニル−ホスファート、置換アリール−ホスファート、ハロゲン化ホスファート、ハロゲン化スルホナート、ハロゲン化アルキル−スルホナート、ハロゲン化アルケニル−スルホナート、ハロゲン化アリール−スルホナート、ハロゲン化アルキル−ホスファート、ハロゲン化アルケニル−ホスファート、ハロゲン化アリール−ホスファートを含む群から選択されており、特に好ましくは、アニオンは、フルオロホスファート、アルキルフルオロホスファート、アリールスルホナートを含む群から、極めて特に好ましくはペルフルオロアルキルフルオロホスファート、トルエンスルホナートを含む群から選択されている。
【００１５】
その際に、該電導度塩が、カチオンとして、金属イオン、オニウムイオン又は金属イオンとオニウムイオンとの混合物を有する場合が有利である。例えば、該金属イオンは、アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンから、好ましくはＬｉ、Ｋ及び／又はＮａから、選択されていてよい。好都合であるのは、該オニウムイオンが、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、グアニジニウムカチオン及びヘテロ環式カチオンから選択されており、好ましくはアルキル−アンモニウムカチオン及びヘテロ環式カチオンから選択されており、特に好ましくはアルキル−アンモニウム、イミダゾリウム及び／又は置換イミダゾリウムイオンから選択されており、その際に、該置換イミダゾリウムイオンは、好ましくは、
【化１】
2016530537.tif 000003
に相当する構造を有し、ここで、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、互いに独立して、−Ｈ、炭素原子１〜２０個を有する直鎖状又は分岐状のアルキル、炭素原子２〜２０個及び１個以上の二重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルケニル、炭素原子２〜２０個及び１個以上の三重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルキニル、炭素原子１〜６個を有するアルキル基で置換されていてよい、炭素原子３〜７個を有する飽和、部分不飽和又は完全不飽和のシクロアルキル、飽和、部分不飽和又は完全不飽和のヘテロアリール、ヘテロアリール−Ｃ1〜Ｃ6−アルキル又はアリール−Ｃ1〜Ｃ6−アルキルから選択されていてよく、その際に、特に好ましくはＲ2、Ｒ4及びＲ5がＨであり、かつＲ1及びＲ3がそれぞれ互いに独立して、炭素原子１〜２０個を有する直鎖状又は分岐状のアルキルである場合である。
【００１６】
例えば、特に、電導度塩として、テトラブチルアンモニウムトルエンスルホナート又は１−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファートが使用されることが考えられる。選択的に、該電導度塩が、例えばＬｉＣｌ、ＫＣｌ又はＬｉＣｌとＫＣｌとの混合物であることも考えられる。そして、該電解質が、溶剤、電導度塩及び／又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩は、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、アルキルアンモニウム−トルエンスルホナート及びペルフルオロアルキルフルオロホスファート−アニオンを有するイオン液体から選択されている場合が特に有利である。
【００１７】
更に、該有機メディエータが、酸化の際にキノイド系又はナフタレン系を形成するポリヒドロキシ化合物である場合が好都合である。例えば、該有機メディエータは、ｏ−ジヒドロキシベンゼン、ｐ−ジヒドロキシベンゼン、置換ｏ−ジヒドロキシベンゼン及び置換ｐ−ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン、置換ジヒドロキシナフタレン、アントラヒドロキノン、置換アントラヒドロキノン、好ましくは１，２−ジヒドロキシベンゼン、１，４−ジヒドロキシベンゼン、ナフトヒドロキノン、置換１，２−又は１，４−ジヒドロキシベンゼン、置換ヒドロキノン、置換ナフトヒドロキノン、特に好ましくは置換アントラヒドロキノン、置換ヒドロキノン、置換１，２−ジヒドロキシベンゼンを含む群から選択されていてよい。その際に、置換アントラキノン、置換１，２−ジヒドロキシベンゼン及び／又は置換１，４−ヒドロキノンの置換基が、スルホニル、ｔ−ブチル、ヒドロキシ、アルキル、アリール、好ましくはスルホン酸及び／又はｔ−ブチルを含む群から選択されている場合が特に好都合である。
【００１８】
いずれにせよ、該電解質が、溶剤として、プロピレンカーボネート及び／又はエチレンカーボネートの混合物を有し、電導度塩として、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、テトラブチルアンモニウムトルエンスルホナート及び／又は１−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファート又はこれらの成分のうち２種以上の混合物を有し、かつ有機メディエータとして、ｔ−ブチル−ヒドロキノン及び／又は置換アントラキノン、好ましくはアントラキノン−２−スルホナートを有する場合が特に好都合である。
【００１９】
該有機メディエータの濃度は、その際に、１０-6モル／及び１０-2ｍｌ／ｌであってよい。そして、該有機メディエータは、１０-2モル／ｌ以下、好ましくは１０-3モル／ｌ以下、特に好ましくは５×１０-4モル／ｌ以下、極めて特に好ましくは２×１０-4モル／ｌ以下、極めて特に好ましくは１０-4モル／ｌ以下の濃度で、該電解質中に含まれていてよい。該有機メディエータが、１０-6モル／ｌ以上、好ましくは１０-5モル／ｌ以上、特に好ましくは５×１０-5モル／ｌ以上、極めて特に好ましくは８×１０-5モル／ｌ以上、極めて特に好ましくは１０-4モル／ｌ以上の濃度で、該電解質中に含まれていることも可能である。特に、該有機メディエータが、１０-5モル／ｌ〜１０-3モル／ｌ、好ましくは５×１０-5モル／ｌ〜５×１０-4モル／ｌ、特に好ましくは８×１０-5モル／ｌ〜２×１０-4モル／ｌ、極めて特に好ましくは１０-4モル／ｌの濃度で存在していることも可能である。
【００２０】
本発明による電解質は、特に好ましくは、次の工程：
ａ．該溶剤を反応容器中に装入する工程
ｂ．該緩衝剤を添加する工程
ｃ．該有機メディエータを添加する工程
ｄ．該混合物を撹拌しながら、１５０℃に約１５分間加熱する工程
ｅ．全ての固体が溶解するまで、更に熱を供給せずに約１時間撹拌する工程
ｆ．室温に冷却する工程
ｇ．該電導度塩を添加する工程
を含む方法により、得ることができる。
【００２１】
更なる詳細及び細部は、以下に記載される図及び実施例から明らかになる。その際に、図は以下のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アンモニアの検出に使用可能である、本発明による電解質を有する電気化学式ガスセンサの構成を示す略示図。
【図２】本発明による電解質を有する電気化学式ガスセンサにおけるＮＨ3の検出反応の経過を示す略示図。
【実施例】
【００２３】
図１において、電解質リザーバ３０を有するハウジング２０を有する電気化学式ガスセンサ１０がわかる。ハウジング２０中に、ガス入口２１及びガス出口２２が形成されている。ハウジング２０の内部に、作用極５１が、ガス入口２１を経てハウジング２０へ流入するガスと接触するように配置されている。作用極５１は、ガラス繊維膜５５により捕集極(Abfangelektrode)５２から隔てられている。捕集極５２はその側でガラス繊維膜５５を用いて、電解質リザーバ３０から隔てられている。電解質リザーバ３０の内部に、更に、対極５３及び参照極５４が配置されている。
【００２４】
電解質リザーバ３０中に、本発明による電解質４０が存在している。その際に、ガラス繊維膜５５は、該電解質にしみ込ませることができる。このようにして、電解質４０は、作用極５１並びに捕集極５２に到達することができるので、そこでそれぞれ、図２に示されたスキーム相当する、流入するＮＨ3と、作用極５１もしくは捕集極５２の材料と、電解質４０との間での化学反応が行われることができる。
【００２５】
その際に、ガスセンサ１０中へ流入するＮＨ3は、作用極５１の表面上で、該電解質と反応する。好ましくは、作用極５１は、その際に、例えば、カーボンナノチューブコーティングを有するＰＴＦＥ膜からなる。対極５３は、好ましくは、貴金属からなる。電解質４０は、この例において、溶剤としてプロピレンカーボネート及び／又はエチレンカーボネート、電導度塩として１−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファート及び有機メディエータとしてｔ−ブチル−１，２−ジヒドロキシベンゼンからなる組成物である。該電解質は、更に好ましくは、緩衝剤、すなわち３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸を含有する。図２において識別できるように、該ｔ−ブチル−１，２−ジヒドロキシベンゼンは、作用極５１上で、ｔ−ブチル−キノンに酸化される。その際に放出されたプロトンは、ガスセンサ１０中へ流入するＮＨ3と反応して、アンモニウムイオンになる。アンモニウムイオンは、対極５３に到達し、そこで、前もって形成されたｔ−ブチル−キノンの１，２−ジヒドロキシベンゼンへの逆反応が行われる。その際に、該アンモニウムイオンから、そしてまたＮＨ3が放出され、これはガス出口２２を経て逃出することができる。この反応経過の過程で、使用される緩衝剤が、作用極５１と対極５３との間で電解質リザーバ３０中に存在する電解質のｐＨ値を安定化させる。
【００２６】
本発明による電解質を製造する実施例：
反応容器中に、溶剤としてポリカーボネートを装入する。該ポリカーボネートに、０．４質量％の緩衝剤、好ましくは３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸を添加する。次の工程において、６．９質量％の該有機メディエータ、好ましくはｔ−ブチル−１，２−ジヒドロキシベンゼンを添加する。該混合物を撹拌しながら、１５分以内で加熱し、その際に１５０℃の最大温度は超えない。引き続き、該混合物を、全ての固体が溶解するまで、更に熱供給せずに１時間更に撹拌した。得られた溶液は、澄明で僅かに黄味を帯びた色を有する。
【００２７】
こうして得られた溶液は、室温に冷却されるまで放置される。その後、２．７質量％の該電導度塩、好ましくはＨｍｉｍ−ＦＡＰ（３−ヘキシル−３−メチル−イミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）−トリフルオロホスファート）を添加し、該混合物を短く、約１分間、かき混ぜる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ガスセンサ、  ２０  ハウジング、  ２１  ガス入口、  ２２  ガス出口、  ３０  電解質リザーバ、  ４０  電解質、  ５１  作用極、  ５２  捕集極、  ５３  対極、  ５４  参照極、  ５５  ガラス繊維膜
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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