US 5,205,990 beschreibt einen Sauerstoffgenerator auf Basis einer elektrochemischen Zelle mit einer sauerstoffionenleitenden Metalloxidkeramik- Membran, die gewöhnlich bei Temperaturen im Bereich von 580 bis 670 °C arbeitet.

Als Metal loxidkermik wird ein Material wie Bi203 : Nb205 verwendet. Aus der Metalloxidkeramik wird als wabenförmiger Block, z. B. ein Würfel mit Kanälen von quadratischem Querschnitt, gebildet, wobei die Wände der Kanäle mit porösen Metallschichten als Elektroden beschichtet sind. Als Elektrodenmetall wird beispielsweise Platin eingesetzt. Die Kanäle werden beispielsweise schichtweise alternierend als Kathode und Anode geschaltet, so daß über die dazwischenliegenden Membranwände die Spannungsdifferenz anliegt. Die Membranwände haben z. B. eine Dicke von 0,0254 cm. Beim Betrieb des Sauerstoffgenerators, z. B. bei 580 °C, gelangt Sauerstoff aus der umgebenden Luft in die als Kathode geschalteten Kanäle. An der Kathode wird Sauerstoff zu Sauerstoffionen reduziert, Sauerstoffionen wandern durch die Membran und werden an der Anode zu Sauerstoff oxidiert, wodurch reines Sauerstoffgas in den als Anode geschalteten Kanälen gebildet wird. Der Stromverbrauch für die Erzeugung von reinem Sauerstoffgas kann nach dem Coulombschen Gesetz berechnet werden.

Diese elektrochemischen Hochtemperatur-Sauerstoffgeneratoren werden im folgenden als Sauerstoffgenerator bezeichnet.

Es blieb bisher unerkannt, daß organische Gase oder Dämpfe in der Umgebungsluft eine Gefahrenquelle darstellen und zu einer Schädigung des Sauerstoffgenerators führen können. Die hohe Betriebstemperatur und in der Regel katalytisch aktive Elektrodenbeschichtungen führen dazu, daß die organischen Stoffe im Sauerstoffgenerator verbrannt werden. Dabei können je nach Konzentration der organischen Stoffe in der Luft hohe Energiemengen freigesetzt werden. Diese

Energie kann zur Überhitzung und zur Zerstörung des Sauerstoffgenerators führen oder sogar explosionsartige Reaktionen im Gerät auslösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb von Sauerstoffgeneratoren sicherer zu machen.

Gelöst wurde die Aufgabe durch einen Sauerstoffgeneratur mit Gassensor, insbesondere Kohlendioxidgassensor, der den Betrieb des Sauerstoffgenerators steuert.

Der Sauerstoffgenerator arbeitet mit einem Betriebsgas. Als Betriebsgas für den Sauerstoffgenerator dient ein sauerstoffhaltiges Gas, im allgemeinen Luft, z. B.

Umgebungsluft.

Der Gassensor erfaßt direkt oder indirekt gasförmige organische Stoffe, das heißt organische Gase oder Dämpfe, beispielsweise im Betriebsgas des Sauerstoffgenerators. Gasförmige organische Stoffe sind in der Regel brennbare Stoffe, beispielsweise Dämpfe von organischen Lösemitteln oder Treibstoffen.

Gasförmige organische Stoffe sind insbesondere Kohlenwasserstoffe (z. B.

Benzindämpfe), Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol), Ether (z. B.

Diethylether, tert.-Butylmethylether, Tetrahydrofuran), Ester (z. B.

Essigsäureethylester), Aldehyde (z. B. Formaledehyd), Ketone (z. B. Aceton, Isobutylmethylketon) oder flüchtige aromatische Verbindungen (z. B. Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Tetralin).

Kohlenwasserstoffe im engeren Sinne sind lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffe und gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe.

Gesättigte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, etc.

Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel von Kohlenwasserstoffen als gasförmigen organischen Stoffen erläutert.

Der Gassensor wird vorteilhaft zur Steuerung des Sauerstoffgenerators eingesetzt, die z. B. zu einer vom Kohlenwasserstoffgehalt der Umgebungsluft abhängigen Betriebsleistung des Sauerstoffgenerators führt. Das heißt bei Erhöhung der Kohlenwasserstoffkonzentration wird der Betrieb des Sauerstoffgenerators gedrosselt oder unterbrochen.

Die Steuerung erfoigt in der Regel mit einer Steuereinheit, die z. B. eine Mikroprozessorsteuerung oder Computersteuerung enthält.

Der Gassensor kann Bestandteil einer Grenzwertüberwachungseinheit für Kohlenwasserstoffe in der Umgebungs-oder Betriebsluft sein. Bei Erreichen eines vorgegebenen Kohlenwasserstoff-Grenzwertes wird der Sauerstoffgenerator abgeschaltet. Vorzugsweise wird das Abschalten des Sauerstoffgenerators durch Auslösen eines Alarms begleitet.

Der Gassensor arbeitet direkt durch Messung oder Detektion von Kohlenwasserstoffen oder indirekt durch Messen oder Detektion von Abbauprodukten von Kohlenwasserstoffen wie Kohlendioxid.

Der Gassensor arbeitet vorzugsweise aufgrund physikalischer Prozesse, die zur Messung genutzt werden. Die Messung kann qualitativ oder quantitativ erfolgen.

Die Gassensoren arbeiten kontinuierlich oder diskontinuierlich.

Die Gassensoren werden zur Messung in der Umgebungsluft, z. B. in unmittelbarer Nähe zum Sauerstoffgenerator oder am Eingang eines oder mehrerer (kathodisch geschalteten) Kanäle, im Sauerstoffgenerator in einem oder mehreren (kathodisch geschalteten) Kanälen oder am Ausgang eines oder mehrerer (kathodisch geschalteten) Kanäle.

Die Gassensoren können direkt im Gasstrom des Sauerstoffgenerators eingesetzt werden oder mit einer Gaspumpe zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Probenahme kombiniert sein.

Geeignete Gassensoren für brennbare Gase sind beispielsweise Reaktionswärme- oder Wärmetönungssensoren, auch als Pellistoren bekannt. Pellistoren werden beschrieben in"G. W. Schanz : Sensoren-Fühler der Meßtechnik : e. Handbuch d.

Meßwertaufnahme für d. Praktiker, 2. Auflage, Hüthig, Heidelberg 1988 ; S. 126- 129", worauf hiermit Bezug genommen wird. Als Gassensoren für brennbare Gase werden auch Flammenionisationsdetektoren eingesetzt.

Art und Funktion geeigneter Sauerstoffgeneratoren sind in US 5,205,990 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird.

Die Überwachung des Kohlenwasserstoffgehaltes der Umgebungs-oder Betriebsluft erfolgt besonders vorteilhaft durch Messung von Kohlendioxid.

Beispielsweise zeigt der Kohlendioxidgehalt im kathodischen Gasraum (in Gasraum eines kathodisch geschalteten Kanals) oder in der stickstoffangereicherten Abluft des Sauerstoffgenerators den Anstieg der Kohlenwasserstoffkonzentration in der Umgebungs-oder Betriebsluft an.

Eine direkte Kontrolle von Kohlenwasserstoffen in der Umgebungs-oder Betriebsluft ist teuer und erfordert einen größeren Geräteaufwand.

Kohlendioxidmeßzeilen sind dagegen einfach in der Handhabung, z. B. erfordern sie keine Betriebsgase, sind stabil in ihrem Meßverhalten, erlauben eine einfache Meßauswertung und sind preisgünstig.

Kohlendioxidsensoren arbeiten z. B. mittels Infrarotmessung. Solche Infrarotsensoren (Hersteller : z. B. Hartmann & Braun, Frankfurt/M.) werden z.

B. bei Rauchgasmessungen in Kraftwerken eingesetzt.

Zum Betrieb der Sauerstoffgeneratoren werden sehr vorteilhaft Gassensoren und Gasfilter zur Betriebsgasreinigung kombiniert eingesetzt. Als Gasfilter werden z. B. Molekularsiebe und Aktivkohlefilter verwendet.