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Wie hoch der CO₂-Anteil der Luft ist, interessiert beim Tauchen, im Gewächshaus oder allgemein beim Raumklima. Die Sensoren sind bisher allerdings groß und unhandlich. Eine Entwicklung der ETH Zürich verspricht Abhilfe.

Sie sind kleiner, einfacher und verbrauchen weniger Energie - die neuen Kohlenstoffdioxidsensoren der ETH Zürich. Das Team des Labors für Multifunktionale Materialien hat praktisch einsetzbare Chemo-Resistoren entwickelt, welche die Leitfähigkeit eines Kompositmaterials aus Polymer und inorganischen Nanopartikeln messen. Wenn CO₂ durch den Sensor strömt, sinkt die Leitfähigkeit. Durch die Verkleinerung könnten die Sensoren in eine Reihe an Geräten eingebaut werden, die die Luftqualität von Räumen oder beim Einsatz von Sauerstoffversorgung messen.

Übliche Konzentration

Die Sensoren messen Konzentrationen zwischen 0,04 und 0,25 Volumenprozent. In diesem Rahmen bewegen sich übliche Konzentrationen von Kohlenstoffdioxid: 0,04 Volumenprozent sind das derzeitge Erdmittel, ab 0,1 Volumenprozent müssen am Arbeitsplatz Maßnahmen zur Verbesserung des Raumklimas getroffen werden. Ihre Entwicklung hat die Gruppe im wissenschaftlichen Journal Advanced Functional Materials veröffentlicht.

Bei der Herstellung wird zunächst das Polymer aus poly-ionischen Ammoniumverbindungen (PILs) in das Lösungsmittel Acetonitril gegeben. Anschließend werden mittels Ultraschall die Nanopartikel aus Lanthan-Dioxycarbonat verteilt. Die Lösung wird auf Bett aus Aluminiumoxid mit Platinelektroden gegossen, über die der Sensor ausgelesen wird. Das Polymer wurde ausgewählt, da es viel CO₂ aufnehmen und wieder abgeben kann. Alleine weist es nur geringe Leitfähigkeit auf, wie auch die Nanopartikel. Zusammen ergeben sie das leitfähige Kompositmaterial, das auf CO₂ reagiert. Das Funktionsprinzip ist allerdings noch unklar. Vermutlich verändert das Gas die Mobilität der geladenen Teilchen im Material.

Treibhausgas nutzen

Bisherige CO₂-Sensoren messen die Absorption des Lichts durch Kohlenstoffdioxid. Genutzt wird dabei die Eigenschaft, die das Gas zum Treibhausgas macht: es absorbiert Infrarotlicht. Weitere Chemo-Resistoren gibt es auch, sie müssen aber erhitzt werden, um zu funktionieren oder erkennen nur sehr geringe Konzentrationen und sind damit nicht sinnvoll einsetzbar.

Quelle: heise.de, Make, 26.6.2015

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