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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in einem Gasgemisch.
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Festelektrolytsensoren nutzen die 1899 von W. Nernst entdeckte Eigenschaft bestimmter Verbindungen bei erhöhter Temperatur den elektrischen Strom in Form von Ionen zu transportieren. Grundsätzlich kann dabei in 2 verschiedene Messverfahren unterschieden werden
- – potentiometrische Messung (stromlose Messung des elektrischen Potentials zwischen einer Referenz- und einer Messelektrode)
- – amperometrische Messung (Messung des Ionenstroms durch den Elektrolyten bei Anlegen einer äußeren Spannung an die Elektroden).
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Bezogen auf die Messanordnung der potentiometrischen Messung, kann das Messprinzip weiterhin nach Anzahl der an der Messelektrode stattfindenden elektrochemischen Reaktionen unterschieden werden:
Einfache potentiometrische Messung (an der Messelektrode findet nur eine Art elektrochemischer Reaktion statt).
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Bezogen auf die Messung von Sauerstoff in brennbaren Gasen wird ein Sensor mit einer solchen Elektrode bei einer Arbeitstemperatur von 600–700°C betrieben, wobei es an der katalytisch aktiven Elektrode zur Bildung des Gleichgewichts im Gas, d. h. zum Umsatz von Sauerstoff mit der brennbaren Spezies kommt. Die sich ergebende Sauerstoffkonzentration ist dabei durch die Partialdruckverhältnisse von Reaktionsprodukten und – edukten bzw. durch die Temperatur vorgegeben. Die elektrochemische Reaktion des Sauerstoffs an der Elektrode bestimmt dabei das Potential der Messelektrode (z. B.: ½O2 + 2e– = O2-Elektrolyt). Bei der einfachen potentiometrischen Messung wird der Sauerstoffgehalt im zu messenden Gas anhand der NERNST'schen Gleichung ermittelt. Dabei ist bei bekannter Temperatur und bekanntem Potential der Referenzelektrode die Zellspannung linear vom Logarithmus des Sauerstoffpartialdrucks abhängig.
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Mit U (Zellspannung), F-Faraday-Konstante, R-Gaskonstante, n = 4 (Anzahl pro Sauerstoffmolekül zu übertragender Elektronen), pO2_1-Sauerstoffpartialdruck an Messelektrode, pO2_2-Sauerstoffpartialdruck an Referenzelektrode.
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Potentiometrische Messung basierend auf dem Mischpotentialprinzip (mehre elektrochemische Reaktionen finden gleichzeitig an der Elektrode statt).
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Das resultierende Elektrodenpotential ist ein Mischpotential erzeugt durch die konkurrierenden Reaktionen an der Elektrode (z. B. gleichzeitiges Auftreten von CO, CO2 und O2 führt zu den konkurrierenden Reaktionen: ½O2 + 2e- = O2-Elektrolyt und CO + O2-Elektrolyt = CO2 + 2e-). Im Gegensatz zur einfachen potentiometrischen Messung ist es i. d. R. nicht möglich eine einfache Gleichung zur Beschreibung der Zellspannung anzugeben, da diese von den in der Butler – Volmer – Gleichung angegebenen Austauschstromdichten und Durchtrittsfaktoren der Teilreaktionen abhängt. Die dargestellte Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf die Sauerstoffpartialdruckbestimmung basierend auf dem Mischpotentialprinzip.
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Laut bisherigem Stand der Technik wurde basierend auf dem Prinzip des potentiometrischen Messverfahrens (z. B.
EP 0861 419 B1 ) als Vorrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration ein Sauerstoffsensor mit folgendem Aufbau genutzt. Der Sensor ist mit einem zylindrischen einseitig geschlossenen keramischen Rohr aus einem Festelektrolytmaterial (dotiertes Zirkoniumoxid) gebildet. Das dotierte Zirkonoxid zeichnet sich durch die Eigenschaft der Ionenleitfähigkeit für Sauerstoffionen aus. Im Inneren des Festelektrolytrohres wird eine Bezugselektrode angebracht, welche mit dem Bezugsgas (i. d. R. Luft) in Kontakt tritt. An der Außenoberfläche des Rohres wird die eigentliche Messelektrode angebracht die in Wechselwirkung mit dem zu messenden Gas tritt. Das sich ergebende Sensorsignal wird zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration im zu detektierenden Messgas herangezogen. Damit sich eine entsprechende Leitfähigkeit des Festelektrolytmaterials für Sauerstoffionen bzw. eine entsprechende Kinetik der zu detektierenden Spezies an den Elektroden ergibt, wird in den Innenraum des zylindrischen Rohres ein Heizstab o. ä. eingesetzt und der Sensor so auf Betriebstemperatur gebracht.
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So ist aus
DE 100 20 913 B4 ein Sauerstoffsensor für einen Verbrennungsmotor mit einem zylindrischen Rohr aus einem keramischen festen Elektrolyten, der die Eigenschaft der Sauerstoffionenleitung aufweist, bekannt.
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In
DE 197 03 636 A1 ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor beschrieben, bei dem ebenfalls ein fester Elektrolyt und zwei Elektroden vorhanden sind, beschrieben.
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Eine Sauerstoffpartialdruck-Regelvorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung von Festelektrolyten für eine solche Regelung ist in
DE 11 2005 001 168 T5 offenbart.
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Aus dem Stand der Technik sind insbesondere hinsichtlich der Entwicklung von sauerstoffsensitiven Sensoren basierend auf dem Mischpotentialprinzip mehrere technische Lösungen bekannt.
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So wird in
US 6,605,202 B1 ein Mischpotentialsensor basierend auf einem CeO
2-Elektrolyt mit in Drahtform eingebrachter Mischpotential- und Referenzelektrode beschrieben. Die vorgestellten Ergebnisse beziehen sich auf die Detektion von CO in Atmosphären verschiedener Sauerstoffgehalte. Insbesondere wird die Notwendigkeit der Voralterung des Sensors zur Realisierung stabiler Sensorsignale erwähnt.
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In
US 6,352,631 B1 ist die Entwicklung eines Mischpotentialsensors mit verminderter Abhängigkeit des Sensorsignals von Temperaturschwankungen beschrieben, und dabei wird explizit auf die Problematik der starken Temperaturabhängigkeit des Mischpotentials eingegangen. Die Lösung erfolgt durch Positionierung eines Temperatursensors in der Nähe der Messelektrode.
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US 2007/0193883 A1 befasst sich mit der mangelnden Stabilität des Sensorsignals basierend auf Veränderungen in der 3-Phasen-Grenze der Messelektrode aufgrund von temperaturaktivierten Diffusionsprozessen. Hierzu wird der Auftrag einer porösen dotierten Zirkonoxidschicht auf dichten Elektroden vorgeschlagen.
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WO 01/04616 A1 erwähnt die Anwendung von Au als Zusatz für Mischpotentialelektroden und stellt insbesondere die verringerte Kinetik an den Elektroden vor.
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Nachteile der bekannten Sauerstoffsensoren sind insbesondere Folgende:
- – geringe Stabilität des Sensorsignals durch Veränderungen an der 3-Phasen-Grenze der Mischpotentialelektrode (insbesondere bei Elektroden auf Au-Basis)
- – starke Abhängigkeit des Ausgangssignals eines Mischpotentialsensors von der Temperatur und die damit verbundene Problematik der genauen Temperaturregelung
- – Notwendigkeit einer ausreichenden Kinetik der gasförmigen Spezies in Wechselwirkung mit der Oberfläche der Mischpotentialelektrode
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Gasgemischen anzugeben, die die Messgenauigkeit sowie Empfindlichkeit erhöhen und mit denen eine hohe Stabilität bzgl. des zu messenden Ausgangssignals möglich wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Dabei kann mit einem Verfahren nach Anspruch 12 vorgegangen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dabei so ausgebildet, dass ein ionenleitender Festelektrolyt an einer Oberfläche mit einer Messelektrode und an einer dieser gegenüberliegend angeordneten Oberfläche mit einer Referenzelektrode versehen ist. Für die beiden Elektroden können bevorzugt unterschiedliche Werkstoffe eingesetzt werden. Mess- und Referenzelektrode können über eine Kontaktierung an ein elektrisches Spannungsmessgerät angeschlossen sein. Die gemessene elektrische Spannung dient als Maß für den Sauerstoffpartialdruck.
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Die Mess- und die Referenzelektrode sind bei einer erfindungsgemäßen Anordnung gemeinsam mit dem Festelektrolyten innerhalb eines in Form eines Hohlzylinders ausgebildeten Heizelements angeordnet. Das Heizelement ist dabei aus einem Wärme leitenden Metall gebildet. Dabei kann die jeweilige Wirkung eines Gasgemisches, beispielsweise der Einfluss auf die Korrosion, bei der Auswahl berücksichtigt werden.
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Die Messelektrode kommt dann mit dem jeweiligen Gasgemisch und die Referenzelektrode mit einem Referenzgas, z. B. Luft in Kontakt.
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Am Heizelement ist eine regelbare elektrische Widerstandsbeheizung vorhanden, mit der eine gleichmäßige Erwärmung des Heizelements erreicht werden soll. Mindestens eine elektrische Leiterbahn kann dabei bevorzugt auf der äußeren Mantelfläche in Linienform ausgebildet sein. Hierfür kann eine Leiterbahn auf die Oberfläche aufgedruckt und anschließend getrocknet und gesintert werden. Dabei kann ein Metallpulver, beispielsweise Platin, in einer Suspension oder mit einem Binder eingesetzt werden.
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Dabei sollte darauf geachtet werden, dass im Heizbereich ein konstanter Leitungsquerschnitt, also in diesem Fall eine konstante Schichtdicke und Schichtbreite sowie eine homogene Konsistenz der aufgedruckten Masse, eingehalten wird.
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Die elektrische(n) Leiterbahn(en) sollten gleichmäßig verteilt über die jeweilige Oberfläche des Heizelements ausgebildet sein, um Temperaturgradienten möglichst zu vermeiden. Dies betrifft beispielsweise gleiche Abstände von beispielsweise in Mäanderform ausgebildeten Leiterbahnzügen. Zwischen der Oberfläche des Heizelements und elektrischer Leiterbahn soll eine elektrisch isolierende Schicht ausgebildet sein.
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Zur Regelung der Temperatur kann die elektrische Leistung mit der die elektrische Widerstandsbeheizung betrieben wird geregelt werden. Dabei sollte der jeweilige elektrische Widerstand bestimmt und dann die elektrische Leistung mit einer elektronischen Regeleinheit auf die jeweils vorgegebene Temperatur nachgeregelt werden. Die Temperatur kann mit einem gesonderten Temperatursensor bestimmt aber auch, wie noch nachfolgend ausgeführt, mit dem jeweils bestimmten elektrischen Widerstand ermittelt werden.
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Die Mess-, Referenzelektrode und Festelektrolyt sollten bevorzugt symmetrisch innerhalb des Heizelementes angeordnet sein. So kann die Länge eines Heizelementes beispielsweise die Länge dieses Aufbaus berücksichtigen. Vorteilhaft kann es aber sein, ein Heizelement in seiner Länge so zu dimensionieren, dass an beiden Stirnseiten jeweils ein offener Hohlraum ausgebildet ist. Innerhalb der Hohlräume ist dann an einer Seite die Mess- und an der gegenüberliegenden Seite die Referenzelektrode angeordnet. Dadurch können das jeweilige Gasgemisch und das Referenzgas ebenfalls besser temperiert werden.
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Das Gasgemisch kann über eine Zuleitung, beispielsweise ein Rohr in eine innerhalb eines Gehäuses angeordnete Messkammer zugeführt werden. Das Referenzgas kann ebenfalls von außen in die Referenzkammer zugeführt aber auch darin abgeschlossen enthalten sein.
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Günstig ist es, ein Gehäuse vorzusehen, das nicht oder nur schlecht Wärme leitet. Es kann mit einer Wärmeisolation versehen sein.
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Die elektrische Widerstandsbeheizung kann auf ein hohlzylinderförmiges Heizelement mittels Siebdruck, z. B. auf einer Stahlhülse, als gut Wärme leitender Werkstoff im Runddruckverfahren realisiert werden. Dabei kann mindestens eine elektrische Leiterbahn, die an eine externe elektrische Spannungsquelle über elektrische Kontaktanschlüsse angeschlossen werden kann, ausgebildet werden. Entgegen den lt. Stand der Technik eingesetzten Varianten zur Beheizung eines Substrates (Heizwicklungen bzw. siebgedruckte Heizer auf planarem Substrat) kommt dieser Aufbau mit einem minimalen Einsatz kostenintensiver Werkstoffe (Platin) aus, wobei hierbei eine hohe Präzision bzgl. des elektrischen Widerstandes und eine sehr genaue Einstellung des elektrischen Widerstands bei der Temperierung (Sensortemperatur-Verhaltens) möglich wird. Der Hauptvorteil des Einsatzes eines solchen Heizelements liegt in Verbindung mit der gewählten Konstruktion darin, dass die Heizwirkung unmittelbar am sensorischen Bereich erreicht werden kann und somit einerseits eine sehr gleichmäßige Durchwärmung gewährleistet und weiterhin eine enge Temperaturankopplung der für die Bestimmung genutzten Elektroden zur Heizung ermöglicht. In der realisierten Anordnung ist neben der Bestimmung der Temperatur im sensitiven Bereich über eine separate Temperaturmesseinheit (Temperatursensor) auch die Temperaturbestimmung über die Beziehung elektrischer Widerstand bei der Heizung und der jeweiligen Temperatur möglich. Dadurch kann auf die Notwendigkeit der gesonderten Temperaturmessung nach einer ersten Kalibrierung verzichtet werden.
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Mit der Erfindung ist auch eine Verringerung der Betriebstemperatur in den Bereich 450 bis 600°C, bevorzugt 450 bis 500°C möglich. Hierbei wirkt sich auch die Verwendung eines dünnen Festelektrolyten mit hoher ionischer Leitfähigkeit bei gleichzeitigem Einsatz hochaktiver Elektroden vorteilhaft aus.
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Eine Verringerung der Betriebstemperatur hat zunächst Einfluss auf den Umsatz von O2 mit einem reduzierenden Gas (auftretend im freien Volumen bzw. an der Messelektrode) und bestimmt somit die Konzentration der für die Messung vorliegenden Spezies. Bei einer Temperatur von 600°C stellt sich bei einem im H2-haltigem Gasgemisch vorhandenen O2 Totalumsatz (zu H2O) ein und an der Messelektrode kann nur noch der im Gleichgewicht (GG) vorhandene Sauerstoff gemessen werden. Prinzipiell würde das dem Verhalten einer GG-Elektrode entsprechen.
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Bei Absenkung der Temperatur verringert sich insbesondere an einer Au-haltigen Elektrode der Sauerstoffumsatz, wobei somit mehr freier Sauerstoff für die Messung vorliegt. Der vergrößerte Anteil des freien Sauerstoffs erzeugt damit einen stärkeren O2-Einfluss auf das Mischpotential und somit eine höhere O2-Empfindlichkeit des Messsignals.
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Nachteile der verringerten Betriebstemperatur liegen zunächst in einer vergrößerten Gesamtimpedanz des sensorischen Elementes der mit dem Einsatz dünner Elektrolytmembranen aus 10Sc1CeSz mit hoher ionischer Leitfähigkeit begegnet wird.
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Ein eingesetzter Festelektrolyt sollte eine maximale Dicke von 0,5 mm, bevorzugt 0,3 mm aufweisen. Ein Festelektrolyt kann auf Scandium dotiertem Zirkonoxid basiert sein. Die ionische Leitfähigkeit sollte bei mindestens 2·10–3 S/cm bei einer Temperatur von 600°C liegen.
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Weiterhin verringert sich die Kinetik des Sauerstoffaustauschs an der Messelektrode, was zu Effekten wie einer Verzögerung der Ansprechzeit führen kann. Dem kann durch den Einsatz von hochaktiven Messelektroden, die mit bzw. aus Au/10Sc1CeSz, Au/8YSZ oder (La1-xSrx)(Cr1-yCoy)O3 oder (La1-xCax)(Cr1-yCoy)O3 gebildet sind, entgegnet werden (siehe 3).
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Für die Referenzelektrode kann ein Edelmetall gewählt werden, dies kann bevorzugt Pt sein.
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Ein weiterer aus der Absenkung der Betriebstemperatur resultierender Vorteil liegt in der erreichbaren Langzeitstabilisierung der Elektrodenmorphologie (insbesondere in der Struktur der 3-Phasen-Grenze), wobei damit Anforderungen, wie eine Voralterung der Elektroden (siehe
US 6,605,202 B1 ) entfallen und daher ein dauerhaft reproduzierbares Messsignal erhalten werden kann.
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Es wurde überraschend festgestellt, dass die Absenkung der Betriebstemperatur eine Mischpotenzial-Bildung begünstigt. Es wurde ebenfalls die Offset-Spannung zwischen Pt-Referenzelektrode und Au-Messelektrode, auch wenn sich die beiden Elektroden an Luft befinden, gemessen. Diese Differenz ist stark temperaturabhängig. Die gemessene elektrische Spannungsdifferenz zwischen Mess- und Referenzelektrode an Luft wird als Asymmetrie-Spannung bezeichnet und addiert sich zu Änderungen im Kernst-Potential bei entsprechenden Änderungen des Sauerstoffpartialdrucks im jeweiligen Gasgemisch. Um die Asymmetrie-Spannung während der Messung konstant zu halten, soll die Temperatur mit dem Heizelement präzise geregelt werden, damit sie zumindest nahezu unverändert bleibt. Die Regelung sollte dabei so erfolgen, dass eine Abweichung von einer vorgegebenen Temperatur maximal 1 K beträgt. Die vorgegebene Temperatur kann dabei unter Berücksichtigung des jeweiligen Gasgemisches erfolgen. Dabei können die im Gasgemisch enthaltenen einzelnen Gase und/oder die jeweils zu berücksichtigenden Anteile der Gase im Gasgemisch berücksichtigt werden. Letztgenanntes trifft beispielsweise auf kritische Anteile eines Gases zu, die bei einem mit der Erfindung überwachten Prozess nicht über oder unterschritten werden sollen. So kann für diesen Einsatzfall eine erhöhte Messempfindlichkeit/Sensitivität erreicht werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines Sensors mit einem Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung;
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2 ein Anschlussstück für einen Sensor nach 1 mit Zuführung für ein Gasgemisch;
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3 in schematischer Form einen Aufbau einer Messelektrode auf einem Festelektrolyten und auf der gegenüberliegenden Oberfläche einer Referenzelektrode;
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4 ein Diagram mit dem das Verhältnis Sauerstoffumsatz in Abhängigkeit der Temperatur bei verschiedenen Elektrodenwerkstoffen verdeutlicht werden soll und
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5 ein Diagram der temperaturabhängig ermittelten elektrischen Spannung zwischen Mess- und Referenzelektrode über der Zeit für Sauerstoffpartialdrücke in Stickstoff, als Trägergas, in dem 2 Vol.-% Wasserstoff enthalten sind.
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In 1 ist ein Sensor gezeigt, der mit einem Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ausgebildet ist. Dabei ist ein hülsenförmiger rotationssymmetrischer Körper 2 aus Stahl gewählt worden. In dessen hohlem Inneren ist eine Einheit mit Referenzelektrode 4, Festelektrolyt 9 und Messelektrode 3 fixiert angeordnet. Innerhalb des hülsenförmigen Körpers 2 ist eine Referenzkammer 5 ausgebildet, in der ein Referenzgas mit der Referenzelektrode 4 in Kontakt steht.
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Auf der anderen Seite, also in 1 unten dargestellt ist im hülsenförmigen Körper 2 die Messkammer 6 ausgebildet, so dass ein zu detektierendes Gasgemisch in Kontakt zur Messelektrode 3 gelangt.
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Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Heizelement 7 unmittelbar am hülsenförmigen Körper 2 ausgebildet. Dabei ist auf der äußeren zylindrischen Mantelfläche des hülsenförmigen Körpers 2 die elektrische Widerstandsbeheizung 8, mit linienförmiger elektrischer Leiterbahn im Bereich der Elektroden 3 und 4 sowie des Festelektrolyten 9 ausgebildet. Dies kann, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert durch Aufdrucken und Sintern erreicht worden sein. Dabei ist zwischen Oberfläche des hülsenförmigen Körpers 2 und der elektrischen Leiterbahn eine elektrisch isolierende Schicht ausgebildet worden, die hier auch nicht explizit dargestellt worden ist.
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In nicht dargestellter Form kann ein Heizelement 7 aber auch ein gesondertes Einzelteil sein, das mit dem gezeigten hülsenförmigen Körper 2 oder einem anderen Einzelteil eines Sensors verbunden werden kann.
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Die Verbindung kann dabei, wie auch für die Fixierung der Elektroden 3 und 4 mit Festelektrolyten 9 mittels glasbasiertem Lot als hochtemperaturbeständige Fügung ausgebildet sein. Die Verbindung kann aber auch in anderer Form erreicht werden, wobei eine gute Wärmeleitung berücksichtigt werden sollte.
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Die elektrisch leitende Verbindung zur Messelektrode 3 kann über den hülsenförmigen Körper 2 und einem zusätzlichen Draht nach außen geführt sein. Die Referenzelektrode 4 kann mit einem elektrisch leitenden außen isolierten Draht nach außen kontaktiert sein.
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Die elektrische Leiterbahn der elektrischen Widerstandsbeheizung 8 kann über nicht dargestellte angesinterte Metallkontakte, z. B. Silberstifte an eine regelbare elektrische Spannungsquelle (ebenfalls nicht dargestellt) angeschlossen werden.
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Die Heizeinrichtung 7 und dabei auch die elektrische Leiterbahn der elektrischen Widerstandsbeheizung 8 sind hier so angeordnet und ausgebildet, dass eine konstante Temperatur im Bereich der Messelektrode 3, der Referenzelektrode 4 und dem Festelektrolyten 9 eingehalten werden kann.
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Der hülsenförmige Körper 2 kann mit einem weiteren rotationssymmetrischen Körper 13 verbunden werden, was bevorzugt durch eine Verschraubung erreichbar ist. Der weitere rotationssymmetrische Träger 13 ist Träger für Festelektrolyt 9, Messelektrode 3 und Referenzelektrode 4.
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An der Unterseite des in 1 gezeigten hülsenförmigen Körpers 2 kann ein Verschlusselement 10 befestigt werden, wie es in 2 gezeigt ist. Das Verschlusselement 10 kann ebenfalls aus Stahl hergestellt worden sein und in gasdichter Form mit dem hülsenförmigen Körper 2 verbunden werden, um die Messkammer 6 gegenüber der Umgebung zu verschließen. Das Verschlusselement 10 besitzt dabei zwei Durchbohrungen durch die ein Gasgemisch in die Messkammer 6 hinein und wieder heraus geführt werden kann. Dabei kann in das Verschlusselement 10 ein Röhrchen 12 eingeschraubt sein, durch das das Gasgemisch durch die Messkammer 6 an die Messelektrode 3 gelangt. Das Gasgemisch kann durch die Bohrung 11 wieder aus der Messkammer 6 austreten. Durch den hülsenförmigen Körper 2 kann ein Temperatursensor (nicht dargestellt) in die Nähe der Referenzelektrode 4 geführt sein und für die Temperaturregelung genutzt werden. Die Regelung der Temperatur kann aber auch, wie bereits erläutert durch Bestimmung des elektrischen Widerstands der elektrischen Widerstandsbeheizung 8, erfolgen.
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Der mit den 1 und 2 verdeutlichte Sensor kann aber in ebenfalls nicht dargestellter Form vollständig oder teilweise von einer thermischen Isolierung umschlossen sein.
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In 3 ist in schematischer Form ein Aufbau dargestellt, bei dem eine Referenzelektrode 4 auf einer Oberfläche und auf der dieser gegenüberliegenden Oberfläche eines Festelektrolyten 9 eine Messelektrode 3 ausgebildet sind.
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Das in 4 angegebene Diagramm zeigt, dass der Anteil des freien Sauerstoffs in einem wasserstoffreichen Gasgemisch vom Werkstoff der Messelektrode 3 abhängt und bei 600°C Totalumsatz des freien Sauerstoffs erfolgt. Somit nimmt der Anteil des zur Mischpotentialbildung beitragenden freien Sauerstoffs bei Annäherung an die Temperatur von 600°C deutlich ab.
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Das in 5 gezeigte Diagramm liefert Aussagen bzgl. der Abhängigkeit des Sensorsignals (elektrische Spannung zwischen Messelektrode 3 und Referenzelektrode 4) vom Sauerstoffgehalt in einem Trägergas von Stickstoff mit 2 Wasserstoff (Arbeitstemperatur 450°C).
