DE10117819A1 - Methode und Vorrichtung auf der Basis halbleitender Oxide zur Bestimmung der Konzentration von reduzierenden Gasbestandteilen in reduzierenden Gasatmosphären - Google Patents

Methode und Vorrichtung auf der Basis halbleitender Oxide zur Bestimmung der Konzentration von reduzierenden Gasbestandteilen in reduzierenden Gasatmosphären

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Abstract

Methode und Vorrichtungen auf der Basis halbleitender Oxide zur Bestimmung der Konzentration von reduzierenden Gasbestandteilen in reduzierenden Gasatmosphären. Für die quantitative Analyse von kleinen Konzentrationen reduzierender Gasbestandteile in einer Gasatmosphäre, die große Anteile reduzierender Gasbestandteile enthält, fehlen in vielen Anwendungen einfache Sensoren zur Bestimmung der Konzentration sowohl der in geringer Konzentration vorliegenden reduzierenden Komponenten als auch der in hoher Konzentration vorliegenden reduzierenden Gasbestandteile. DOLLAR A Mit der in der Erfindung beschriebenen Methode und den Vorrichtungen auf der Basis von halbleitenden Oxiden ist die Bestimmung der Gaskonzentration einer geringen Konzentration eines reduzierenden Gases in Gegenwart einer hohen Konzentration eines oder mehrerer anderer reduzierender Gase möglich. Gleichzeitig können auch die in hoher Konzentration vorliegenden reduzierenden Gase bestimmt werden. DOLLAR A Ein wichtiges Beispiel für eine Anwendung stellt die Messung des CO-Gehaltes in wasserstoffreichen Gasen dar, wie sie beispielsweise bei der Reformierung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen auftritt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Methode und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration einer geringen Konzentration eines reduzierenden Gases in Gegenwart einer hohen Konzentration eines oder mehrerer anderer reduzierender Gase mittels Halbleitergassensoren, oder die gleichzeitige Bestimmung einer oder mehrerer der in hoher Konzentration vorliegenden reduzierenden Gase. In der Gasatmosphäre können auch andere Gase wie beispielsweise CO2, Sauerstoff oder Wasserdampf anwesend sein, insgesamt ist die Gasatmosphäre aber reduzierend.
Bisher wurden Halbleitergassensoren hierfür nicht verwendet. Die Ursache hierfür ist, daß angenommen wurde, daß ein Sensorsignal, welches durch eine geringe Konzentration des einen reduzierenden Gases verursacht wird, durch das Sensorsignal, welches durch die hohe Konzentration des anderen reduzierenden Gases verursacht wird, komplett überdeckt wird. Diese Art von Problemstellung wurde bisher durch andere Methoden wie FTIR etc. gelöst. Unsere neue Methode erlaubt eine einfachere, kostengünstigere Lösung dieses Problems.
Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel der Messung der bei der Reformierung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen auftretenden Kohlenmonoxidkonzentration erläutert.
Brennstoffzellen gewinnen direkt elektrische und thermische Energie aus chemischen Energieträgern. Vorteile von Brennstoffzellen liegen in dem hohen Wirkungsgrad und geringen Schadstoffemissionen. Für Anwendungen im Leistungsbereich bis zu wenigen hundert kW z. B. werden häufig Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEM) diskutiert. Aufgrund der niedrigen Reaktionstemperatur können PEM-Brennstoffzellen aber nur reinen Wasserstoff als Energieträger verarbeiten. Die Verwendung und Vorratshaltung von reinem Wasserstoff ist in einigen Anwendungen unerwünscht. Alternativ kann Wasserstoff auch aus den gängigen fossilen Energieträgern in einem Reformierprozess erzeugt werden. Neben Kohlenwasserstoffen können Alkohole und insbesondere Methanol eingesetzt werden. Für den Einsatz von PEM-Brennstoffzellen in der dezentralen Energieversorgung bietet sich der Energieträger Erdgas an, für mobile Anwendungen sind Alkohole (insbesondere Methanol) und Benzin in der Diskussion.
Bei dem Reformierprozess entsteht im Reaktor neben den erwünschten Produkten Wasserstoff und Kohlendioxid auch Kohlenmonoxid. Kohlenmonoxid deaktiviert die Elektroden der PEM-Brennstoffzelle und vermindert dadurch in inakzeptabler Weise deren Leistung. Für die Steuerung der Wasserstoffproduktion ist es deshalb notwendig die Bildung von Kohlenmonoxid zu überwachen und die Reaktionen entsprechend zu steuern. Günstigerweise wird parallel auch die Produktion des Wasserstoffs überwacht.
Zur Kohlenmonoxid-Überwachung in wasserstoffreformierten Gasen sind bisher physikalische Meßprinzipien, insbesondere Infrarotabsorptionsmesstechniken, bekannt, die aufwendig und teuer und zur Zeit nur im Labormaßstab erhältlich sind. Gewünscht sind kleine kostengünstige Bauelemente, die eine schnelle Bestimmung der Kohlenmonoxid- Konzentration in der Wasserstoffproduktionskette ermöglichen.
Diese Problem wird mit den in dieser Erfindung beschriebenen Methode und Vorrichtungen gelöst. Bei den Vorrichtungen handelt sich um halbleitende Bauelemente, deren elektrische Leitfähigkeit sich bei erhöhten Temperaturen aufgrund von chemischen Wechselwirkungen des Kohlenmonoxids mit der Halbleiteroberfläche ändert. Die Elemente können sehr klein gestaltet werden und ermöglichen so eine kostengünstige Herstellung. Ein derartiges Bauelement ist am Markt momentan nicht bekannt, obwohl dringender Bedarf speziell im mobilen Bereich dafür besteht.
Die Prinzipien der Signalbildung von chemischen Halbleitersensoren sind hinreichend bekannt, auch wenn die exakten Mechanismen oft unklar sind. Generell beruht die Signalbildung auf der reversiblen Adsorption/Desorption und Katalyse der beteiligten Gaskomponenten an der Halbleiteroberfläche, die mit einem Elektronentransfer und damit einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstands des Halbleiters verbunden ist. Auf diesem Prinzip basierende Halbleitersensoren sind im Bereich der Überwachung brennbarer Komponenten in personenbezogenen Bereichen, also in Luft als Grundgasatmosphäre seit vielen Jahren im Einsatz. Ein bekannter Nachteil von Halbleitersensoren ist häufig die geringe Selektivität des Sensorsignals auf eine bestimmte Gaskomponente.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen enthalten z. B. sensitive Schichten aus SnO2, die mit Edelmetallen dotiert wurden. SnO2 basierende Halbleiterelemente sind weit verbreitet und werden seit vielen Jahren zur Raumluftüberwachung eingesetzt. Die allgemein akzeptierte Vorstellung über die Wechselwirkung mit Komponenten wie Kohlenmonoxid besteht darin, daß oberflächlich ionosorbierte Sauerstoffteilchen, die aufgrund der Wechselwirkung mit Luft entstehen, durch Reaktion mit Kohlenmonoxid entfernt werden. Als Folge davon tritt eine drastische Reduzierung des Widerstandes bei Wechselwirkung mit Kohlenmonoxid auf.
In der Reformeratmosphäre fehlt Sauerstoff und es kommt ein neuer Mechanismus zum Tragen, der in der Literatur nicht beschrieben ist. Eine typische Gaszusammensetzung eines Methanolreformierungsprozesses mit Wasserdampf ist als Beispiel in Tabelle 1 angegeben. Der neuartige Mechanismus äußert sich z. B. darin, daß in der Reformeratmosphäre eine Zunahme des Widerstandes mit zunehmendem Kohlenmonoxidgehalt beobachtet wird, also genau der entgegengesetzte Effekt wie in Luft. Ferner haben SnO2-Sensoren in Luft eine hohe Empfindlichkeit auf H2, gegenüber der eine geringe Kohlenmonoxid-Konzentration vernachlässigbar ist. In der Atmosphäre eines nahezu vollständigen Reformierungsprozesses dagegen tritt eine Empfindlichkeit auf Kohlenmonoxid in Gegenwart von großen Mengen an Wasserstoff auf
Tabelle 1
Typische Daten zur Gaszusammensetzung hinter einem mit Wasserdampf und Methanol betriebenen Wasserstoffreformer bei nahezu vollständiger Umsetzung
Für die zuvor besprochene Anwendung soll die Erfindung im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 Messsignale einiger Beschichtungen auf Kohlenmonoxid im Bereich hoher Kohlenmonoxidkonzentrationen,
Fig. 4 Messsignale einiger Beschichtungen auf Kohlenmonoxid im Bereich niederer Kohlenmonoxidkonzentrationen,
Fig. 5 Messsignale einiger Beschichtungen auf Kohlenmonoxid als Funktion der Heizspannung,
Fig. 6 Messsignale einiger Beschichtungen auf Wasserstoff im relevanten Bereich für die Wasserstoffreformierung,
Fig. 7 Messsignale einiger Beschichtungen auf Änderungen im Wassergehalt,
Fig. 8 Einfluss von Methanol auf die Kohlenmonoxidkennlinie einiger Beschichtungen,
Fig. 9 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 10 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 11 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines einzelnen Halbleiterelementes ist in Fig. 1 dargestellt. Das Element besteht aus einem elektrisch ausreichend isolierenden Substrat 10, das beispielsweise aus Aluminiumoxid bestehen kann. Darauf befinden sich zwei Elektroden 11 und 12 aus Metallen wie beispielsweise Pt oder Au auf der Oberseite. Die Elektroden sind in diesem Beispiel in Form einer sogenannten Interdigitalstruktur ausgeführt. Auf die Elektroden ist die sensitive Schicht (z. B. SnO2) 15 aufgebracht. Ergebnisse, welche mit SnO2 als sensitive Schicht (dotiert mit Edelmetallen) erzielt wurden, sollen im folgenden erläutert werden Auf der Rückseite ist eine Heizstruktur 20 beispielweise aus Pt aufgebracht, die zur Beheizung des Elements verwendet wird und deren temperaturabhängiger Widerstand zur Regelung des Elementes auf konstante Temperatur verwendet werden kann. Die einzelnen Schichten werden vorteilhaft in Dickschichttechnik aufgebracht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit den gleichen Komponenten (10, 11, 12, 15 und 20) ist in Fig. 2 dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform in Fig. 1 ist hier der Abstand der Elektroden 11 und 12 größer und die Kontaktfläche der Elektroden zur sensitiven Schicht kleiner, woraus höhere Widerstände resultieren. Höhere Abstände können für den Betrieb der Elemente vorteilhaft sein, da dadurch die sensitiven Schichten nur geringen Strombelastungen ausgesetzt sind.
Beispielhafte Ergebnisse an diesen Elementen in Gasen der Wasserstoffreformierung mit Methanol und Wasserdampf sind in den Fig. 3 bis 8 gezeigt. Dargestellt sind entweder die Widerstände oder die relativen Widerstandsänderungen R/R0 einiger ausgesuchter Elemente mit unterschiedlicher Edelmetalldotierung.
In Fig. 3 ist die relative Widerstandsänderung (Sensorsignal) bei Variation des Kohlenmonoxid-Gehaltes im Bereich von 0 bis 2,5% CO dargestellt. Die Dotierkonzentration lag jeweils bei 2 Gew.-%. Bester Edelmetallzusatz für die Kohlenmonoxid-Detektion ist eine Dotierung mit Platin. Gold zeigt keine Empfindlichkeit. Palladium nur eine geringe Empindlichkeit unter den angegebenen Bedingungen. Der angegebene Bereich für die Kohlenmonoxidkonzentration ist typisch für die Gaszusammensetzung direkt hinter einem mit Methanol und Wasserdampf betriebenen Wasserstoffreformer.
Fig. 4 zeigt Ergebnisse mit Kohlenmonoxidkonzentrationen im Bereich von 20 bis 200 ppm CO. Als Toleranzwert für die Elektroden der PEM-Brennstoffzelle wird eine dauerhafte Exposition mit 50 ppm CO angesehen. Zwischen Reformer und Brennstoffzelle werden deshalb häufig weitere Reinigungsstufen eingebaut, die den CO-Gehalt senken. Die Ergebnisse zeigen, dass die Elemente auch zur Überwachung des geringen Restgehaltes an CO, der an der Brennstoffzelle ankommt, geeignet sind und somit auch zur Steuerung der Reinigungsstufen eingesetzt werden können. Die höchste Empfindlichkeit zeigen auch hier wieder die Strukturen mit Platindotierung.
In Fig. 5 ist der Einfluss der Heizspannung, also der Temperatur auf die Messsignale bezüglich 2,5% Kohlenmonoxid gezeigt. Für Platin als Dotiermaterial existiert eine individuelle optimale Messtemperatur.
Den Einfluss von Variationen im Wasserstoffgehalt zeigt Fig. 6. Bei Wasserstoff ergibt sich eine unterschiedliche Gewichtung der Empfindlichkeiten im Vergleich zum Kohlen­ monoxid. Die Elemente mit Palladium zeigen die höchste Empindlichkeit, Elemente mit Platin nur eine geringe Empfindlichkeit und Elemente mit Gold zeigen keine Empfindlichkeit.
In Fig. 7 und Fig. 8 sind die Einflüsse von Wasserdampf und Methanol dargestellt. Für beide Komponenten ist unabhängig vom Dotiermetall keine Empfindlichkeit nachweisbar.
Aus den Messergebnissen ergeben sich folgende Erkenntnisse. Bester Edelmetallzusatz für die Kohlenmonoxid-Detektion ist eine Dotierung mit Platin. Diese Dotierung hat allgemein eine geringe Querempfindlichkeit gegenüber H2. Im reformierten Gas ist die Querempfindlichkeit gegenüber H2 klein gegenüber der Empfindlichkeit auf Kohlenmonoxid. Die Querempfindlichkeit auf die eingesetzten Kohlenwasserstoffe und H2O ist vernachlässigbar. Bei den Palladium dotierten Elementen liegen die Verhältnisse bezüglich Kohlenmonoxid und H2 genau umgekehrt, weshalb diese Elemente a priori besser für die H2- Detektion geeignet sind. Auch bei den Palladium dotierten Elementen ist die Querempindlichkeit auf die eingesetzten Kohlenwasserstoffe und WO vernachlässigbar. Die Golddotierung dagegen verhält sich unsensitiv gegenüber allen Komponenten. Sie kann als Referenzelement eingesetzt werden, das vergleichbaren Drift- und Alterungsprozessen unterworfen ist, wie die Kohlenmonoxid- und H2-empfindlichen Elemente
Je nach Anforderungsprofil der Anwendung sollte die Vorrichtung in der Lage sein, die Kohlenmonoxidkonzentration auch bei stärkeren Schwankungen im Wasserstoffgehalt exakt zu bestimmen. Dies kann durch ein optimiertes Kohlenmonoxid-Element erreicht werden, dessen Querempfindlichkeit zu Wasserstoff minimiert wurde.
Sollen Änderungen im Wasserstoffgehalt detektiert werden, so kann ein optimiertes Wasserstoff-Element verwendet werden, dessen Querempfindlichkeit zu Kohlenmonoxid minimiert wurde.
Alternativ kann durch den kombinierten Einsatz von 2 Halbleiterelementen, die beide unterschiedliche Empindlichkeiten auf Änderungen im Kohlenmonoxid-Gehalt und Änderungen im Wasserstoffgehalt haben, entweder eine Querempfindlichkeit rechnerisch eliminiert werden oder sowohl die Wasserstoffkonzentration als auch die Kohlenmonoxidkonzentration gleichzeitig erfasst werden. Beispielsweise kann eine Kombination aus einem platindotiertem Element, das mehr auf Kohlenmonoxid anspricht und einem palladiumdotierten Element, das mehr auf Wasserstoff anspricht, für diese Aufgabe verwendet werden. Aus den Signalen beider Elemente kann dann anhand bekannter Methoden der Mustererkennung und Mehrkomponentenanalyse die Konzentrationen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff ermittelt werden.
Beispiele von Ausführungsformen von Vorrichtungen mit 2 sensitiven Elementen 30 und 31 auf einem Substrat sind in Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. Sie bestehen aus dem keramischen Substrat 10, der für beide Elemente gemeinsam genutzten Elektrode 11, der individuellen Elektrode 12 des Elementes 30, der individuellen Elektrode 13 des Elementes 31, der sensitiven Schicht 15 des Elementes 30, der sensitiven Schicht 16 des Elementes 31 und der Heizstruktur 20. Die dargestellte Heizstruktur ist symmetrisch über den Bereich der beiden Elemente ausgeführt, so dass beide Elemente bei im wesentlichen gleicher Temperatur betrieben werden. Die Heizstruktur kann an beiden Elementen aber auch unterschiedlich ausgeführt sein, um gezielt unterschiedliche Temperaturen an den beiden sensitiven Schichten zu ermöglichen. Dadurch können beide Elemente in ihrem optimalen Temperaturfenster wie z. B. in Fig. 5 dargestellt betrieben werden. Auch Vorrichtungen mit mehr als 2 sensitiven Elementen sind möglich, auf eine explizite Darstellung wird hier aber verzichtet. Auch bei diesen Elementen werden die Schichten vorteilhaft in Dickschichttechnik aufgebracht.
Eine weitere Ausführungsform eines Einzelelementes ist in Fig. 11 dargestellt. Hier ist über der sensitiven Schicht 15 noch eine poröse elektrisch ausreichend isolierende keramische Schutzschicht 18 aufgebracht, die den Gaszutritt zur sensitiven Schicht über Diffusion regelt. Die poröse Schutzschicht muss katalytisch ausreichend inaktiv bezüglich der Einstellung von Gleichgewichten der Gasatmosphäre sein, um Fehlmessungen zu vermeiden.

Claims (27)

1. Verfahren zur Konzentrationsbestimmung mindestens eines reduzierenden Gasbestandteils eines reduzierenden Gasgemi­ sches, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein halb­ leitendes Bauelement (100, 101, 30, 31), dessen elektri­ sche Leitfähigkeit sich durch Wechselwirkung der Halblei­ teroberfläche mit den Gasbestandteilen ändert, dem Gasge­ misch ausgesetzt wird und die elektrische Leitfähigkeit oder der elektrische Widerstand des mindestens einen Bau­ elementes (100, 101, 30, 31) gemessen und ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration mindestens eines reduzierenden Gasbe­ standteils, der in geringerer Konzentration vorliegt als die übrigen Bestandteile des Gasgemisches, bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch mehrere reduzierende Gasbestandteile aufweist und die Konzentration mindestens eines dieser Be­ standteile bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mehrere Halbleiterbauelemente (100, 101, 30, 31) mit unterschiedlichen sensitiven Eigenschaf­ ten zur Detektion mehrerer Gasbestandteile eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das mindestens eine halbleitende Bau­ element (100, 101, 30, 31) mit einer sensitiven Schicht (15) aus einem Oxid versehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens ein Halbleiterbauelement (100, 101, 30, 31) mit einem Edelmetall-dotierten Oxid als sensitiver Schicht (15), vorzugsweise mit einer Edelme­ tall-dotierten SnO2-Schicht eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das mindestens eine halbleitende Bau­ element (100, 101, 30, 31) beheizt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Kohlenmonoxidgehalt und/oder der Wasserstoffgehalt eines reduzierenden Gasgemisches be­ stimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Kohlenmonoxidgehaltes mindestens ein Halbleiterbauelement (100, 101, 30, 31) mit einer Platin- dotierten SnO2-Schicht eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Wasserstoffgehaltes mindestens ein Halbleiterbauelement (100, 101, 30, 31) mit einer Palladi­ um-dotierten SnO2-Schicht eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Querempfindlichkeiten unterschiedlicher halbleitender Bauelemente (100, 101, 30, 31) auf unter­ schiedliche Gasbestandteile rechnerisch aus dem Messergeb­ nis eliminiert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Korrektur des Alterungseinflusses des mindestens einen halbleitenden Bauelements (100, 101, 30, 31) durch Einsatz eines nicht oder wenig auf die Gas­ bestandteile sensitiven Referenzbauelementes mit ähnlichem Alterungsverhalten vorgenommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzbauelement mindestens ein Halbleiterbauelement (100, 101, 30, 31) mit einer Gold-dotierten SnO2-Schicht eingesetzt wird.
14. Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung mindestens eines reduzierenden Gasbestandteils eines reduzierenden Gasgemi­ sches, gekennzeichnet durch mindestens ein Halbleiterbau­ element (100, 101, 30, 31) mit einem elektrisch isolieren­ den Substrat (10), auf dem Elektroden (11, 12, 13) in elektrischem Kontakt mit einem halbleitenden Material (15, 16), das auf das oder die zu messenden reduzierenden Gas­ bestandteile sensitiv ist, angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material oberhalb der Elektroden (11, 12, 13) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material unterhalb der Elektroden (11, 12, 13) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halbleiterbauele­ ment (100, 101, 30, 31) eine Heizeinrichtung (20) auf­ weist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine auf das Substrat (10) aufgebrach­ te, elektrisch leitende Struktur (20) ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (11, 12, 13) und/oder die Heizstruktur (20) aus Platin oder Gold bestehen.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material (15, 16) aus einem Oxid, vorzugsweise aus SnO2 besteht.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material (15, 16) eine Metalldotierung aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material (15, 16) eine Platin-, Palladi­ um- oder Golddotierung aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem halbleitenden Material (15, 16) eine poröse, elektrisch isolierende Schtutzschicht (18), insbesondere aus Keramik, aufgebracht ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halbleiterbauelemente (100, 101, 30, 31) mit Empfindlichkeiten auf unterschiedliche reduzierende Gasbestandteile vorgesehen sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auswerteeinrichtung zur Aus­ wertung der Widerstandsänderungen des mindestens einen Halbleiterbauelements (100, 101, 30, 31) aufweist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung Querempfindlichkeiten von ver­ schiedenen Halbleiterbauelementen (100, 101, 30, 31) durch Vergleich der Messergebnisse der Halbleiterbauelemente (100, 101, 30, 31) eliminiert.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Referenzbauelement mit ähn­ lichen Alterungseigenschaften wie das mindestens eine Halbleiterbauelement (100, 101, 30, 31), aber nur geringer Empfindlichkeit gegenüber den zu messenden Gasbestandtei­ len aufweist.
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