Demonstratortest av gassensor baserad på tryckt organisk elektronik och jonledande papper

Abstract

Researchers at Karlstad University have developed a method for making paper ion conducting. The reasearchers want to test this technique in various applications and produce products that make use of the ion-conducting paper. Hopefully this will drive the development forward and result in new applications for the ion-conducting paper. This study was to test the possibility of manufacturing a gas sensor of conducting paper along with electrodes of conductive polymers printed on the paper. By comparing the paper sensor with an electrochemical cell in which the electrodes of conductive polymer replaces electrodes of metal and ion-conductive paper replaces the liquid electrolyte in the electrochemical cell, it was hoped that it would be possible to measure the oxidation and reduction reactions that a gas could introduce at the electrodes. It was shown that it is possible to measure a potential difference in the range of 0.3 V to 0.5 V between the electrodes when exposing an electrode to 100% oxygen. The reaction that takes place is relatively slow and the reaction rate is partly due to the distance between the electrodes. Since the sensor can measure oxidation and reduction reactions it is possible that, in further development of a sensor, the sensor can be made ​​into a versatile sensor with more applications than gas measurement as there are many more ways to oxidize or reduce the electrodes than by exposure to oxygen. During the study there have been discussions and meetings held with various companies in the sensor industry to be able to specify what the market demands of a sensor made ​​of paper and the requirements that must be placed on the sensor for it to be interesting for the companies.På Karlstads universitet har forskare tagit fram en metod för att göra papper jonledande. Denna teknik vill forskarna testa att använda i olika tillämpningar för att få fram produkter som använder sig av det jonledande pappret på marknaden och på så sätt även driva utvecklingen framåt. Förhoppningsvis kommer denna utveckling att leda till nya applikationer för det jonledande pappret. Målet med detta arbete var att ta fram en demonstrator för en gassensor tillverkad av detta papper tillsammans med, på pappret tryckta, elektroder i ledande polymerer. Genom att likna papperssensorn med en elektrokemisk cell där elektroderna av ledande polymer ersatte elektroder i metall och jonpappret ersatte den flytande elektrolyten i den elektrokemiska cellen antogs det att det gick att mäta de oxidations- och reduktionsreaktioner som en gas skulle kunna introducera på elektroderna. Det visade att det är möjligt att mäta upp en potentialskillnad i storleksordningen 0,3 – 0,5 V mellan elektroderna när en elektrod exponeras för 100 % syrgas. Denna reaktion sker relativt långsamt och reaktionshastigheten beror bland annat på avståndet mellan elektroderna. Möjligheten att med sensorn mäta oxidations- och reduktionsreaktioner skulle kunna, genom vidare utveckling, göra sensorn till en mångsidig sensor med fler applikationer än gasmätning då det finns många fler sätt att oxidera eller reducera elektroderna än genom exponering för syrgas. Det har under arbetet förts samtal och hållits möten med olika företag inom sensorbranschen för att kunna specificera vad marknaden önskar av en sensor gjord av papper och vilka krav som måste ställas på sensorn för att den skall vara intressant för företagen