-
Die
Erfindung geht aus von einem elektrochemischen Messfühler zur
Messung der Konzentration von Stickoxiden in einem Meßgas, insbesondere im
Abgas von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Bei
einem bekannten Messfühler
(
EP 0 678 740 B1 )
sind die ersten Elektroden der beiden Pumpzellen in je einem Innenraum
angeordnet, von denen der erste Innenraum über eine erste Diffusionsbarriere
von dem Messgas beaufschlagt wird und der zweite Innenraum über eine
zweite Diffusionsbarriere mit dem ersten Innenraum verbunden ist.
Im ersten Innenraum ist noch eine Mess- oder Nernstelektrode angeordnet,
die mit der im Referenzgaskanal angeordneten Referenzelektrode eine
Nernstzelle bildet. Die zweite Elektrode der ersten Pumpzelle ist
auf der Außenseite
des Festelektrolyten dem Messgas ausgesetzt. An die erste Pumpzelle
ist eine Pump- oder Gleichspannung gelegt, die von der in der Nernstzelle
aufgrund des Konzentrationsunterschieds zwischen dem ersten Innenraum
und dem Referenzgaskanal erzeugten Spannung geregelt wird. Mittels
der geregelten Pumpspannung an der ersten Pumpzelle wird im ersten
Innenraum ein Sauerstoff-Partialdruck mit konstantem Wert erzeugt.
Die erste Elektrode im ersten Innenraum ist aus katalytisch inertem
Material, und die Pumpspannung an der ersten Pumpzelle ist so eingestellt,
dass die in den ersten Innenraum eindringenden Stickoxide sich nicht
zersetzen. Das Gasvolumen im ersten Innenraum wird über die
zweite Diffusionsbarriere dem zweiten Innenraum zugeleitet. Die
erste Elektrode der zweiten Pumpzelle ist aus katalytisch aktivem
Material, und an die zweite Pumpzelle ist eine konstante Pump- oder
Gleichspannung gelegt. In dem zweiten Innenraum zersetzen sich die
Stickoxide und die frei werden Sauerstoffionen werden von der Pumpspannung
aus dem zweiten Innenraum herausgepumpt. Der dabei über die
zweite Pumpzelle fließende
Pumpstrom, der gemessen wird, ist ein Maß für die Konzentration der Stickoxide
im Messgas.
-
Ein
bekannter Messfühler
zur Messung der Stickoxidkonzentration in einem Messgas (
EP 1 087 226 A1 )
weist insgesamt vier Pumpzellen mit jeweils einer inneren und einer äußeren Elektrode
auf. Die äußeren Elektroden
sind einem Referenzgas ausgesetzt. Von den inneren Elektroden ist
die innere Elektrode der ersten Pumpzelle in einem ersten Innenraum
angeordnet, der gegenüber
dem Messgas durch eine erste Diffusionsbarriere abgeschlossen ist.
Die innere Elektrode der zweiten Pumpzelle ist in einem zweiten
Innenraum angeordnet, der gegenüber
dem ersten Innenraum durch eine zweite Diffusionsbarriere abgetrennt
ist. Die inneren Elektroden der dritten und vierten Pumpzelle sind
in einem dritten Innenraum angeordnet, der über eine dritte Diffusionsbarriere
mit dem zweiten Innenraum in Verbindung steht. Die innere Elektrode
der vierten Pumpzelle hat Katalysatorfunktion für die Zerlegung der Stickoxid-Komponente
im Gasvolumen des dritten Innenraums. Alle Pumpzellen liegen an
einer separaten Gleichspannung. Die Gleichspannung der ersten Pumpzelle
wird mittels eines Potentiometers geregelt, das einerseits an die
innere Elektrode der zweiten Pumpzelle und an die äußere Elektrode
der dritten Pumpzelle angeschlossen ist und den Sauerstoffpartialdruck
in dem zweiten Innenraum durch Erfassung einer elektromotorischen
Kraft, die zwischen den beiden genannten Elektroden erzeugt wird,
misst und damit die Pumpspannung der ersten Pumpzelle steuert. Dadurch
wird erreicht, dass der Sauerstoffpartialdruck bzw. die Sauerstoffkonzentration
am Eingang der vierten Pumpzelle, mittels der die Stickoxidkonzentration
gemessen wird, von Änderungen
der Sauerstoffkonzentration im Messgas weitgehend unabhängig ist.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Der
erfindungsgemäße Messfühler mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch
die Anordnung der zweiten Elektrode der ersten Pumpzelle im Referenzkanal,
die erste Pumpzelle den Sauerstoff nicht in das Messgas sondern
in das Referenzgas pumpt. Dadurch kann die bei dem eingangs beschriebenen
bekannten Messfühler
vorhandene Nernstzelle zur Regelung der Pumpspannung an der ersten
Pumpzelle eingespart werden. Der Aufbau des Messfühlers vereinfacht
sich und lässt
die Herstellkosten sinken. Der über
die erste Pumpzelle fließende
Pumpstrom ist praktisch linear abhängig von der Sauerstoffkonzentration
im Messgas, so dass der Messfühler
mit dem Pumpstrom über
die erste Pumpzelle als Signalstrom auch zur Messung der Sauerstoffkonzentration
im Messgas verwendet werden kann. Durch die Anpassung der ersten
Pumpspannung an die Änderung
der Sauerstoffkonzentration im Messgas wird die Sauerstoff-Gleichgewichtkonzentration
an der Schnittstelle zwischen erstem und zweitem Innenraum in sehr
engen Grenzen konstant gehalten und dadurch eine hochgenaue Bestimmung
der Konzentration der Stickoxide im Messgas gewährleistet. Durch die hierfür erfolgende
Messung des über
die erste Pumpzelle fließenden
Pumpstroms und Verwenden eines Kennfeldes zur Berechnung der aufgrund
des gemessenen Pumpstroms erforderlichen Spannungsänderung
entfallen zusätzliche
Pumpzellen und deren elektrische Verschaltung im Messfühler, wie
sie bei bekannten Messfühlern
zu dem gleichen Zweck eingesetzt werden. Dies wiederum lässt die
Gestehungskosten des Messfühlers
sinken.
-
Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Messfühlers
möglich.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind die ersten Elektroden der beiden Pumpzellen in jeweils
einem ersten und zweiten Innenraum angeordnet, von dem der erste
Innenraum mit dem Messgas und der zweite Innenraum mit dem ersten
Innenraum in Verbindung steht. Die der ersten Elektrode der ersten
Pumpzelle zugeordnete Diffusionsstrecke ist im ersten Innenraum
ausgebildet.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Diffusionsstrecke von der ersten Elektrode der
ersten Pumpzelle selbst gebildet, die den gesamten ersten Innenraum
ausfüllt.
Diese Maßnahme
trägt zur
Reduzierung der Fertigungskosten und zur Erzielung einer niedrigen
Bauhöhe
des Messfühlers
bei.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann als Diffusionsstrecke ein in dem ersten Innenraum
ausgebildeten Diffusionskanal vorgesehen werden, der wahlweise noch
mit einem porösen
Diffusionsmittel gefüllt
werden kann.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist auf eine der ersten Elektrode der zweiten Pumpzelle
vorgeschaltete Diffusionsstrecke verzichtet und zwischen dem ersten
Innenraum und dem zweiten Innenraum ein Hohlraum angeordnet, in
dem eine Homogenisierung des aus dem ersten Innenraum auftretenden
Gasvolumen hinsichtlich seiner Gaskomponentenkonzentration stattfindet.
Der Hohlraum, in dem sich ein nahezu konstanter Partialdruck einstellt,
dient als Gasreservoir für
die zweite Pumpzelle, aus dem über
die zweite Pumpzelle kontinuierlich Gas abgepumpt wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird auf den Hohlraum ganz verzichtet und der zweite
Innenraum schließt
sich unmittelbar an den ersten Innenraum an. Die erste Elektrode
der ersten Pumpzelle ist dann so dimensioniert,
dass an der
Schnittstelle zwischen erstem und
zweitem Innenraum eine konstante,
ausreichend niedrige Sauerstoffkonzentration erreicht wird. In beiden
Fällen
füllt
die
erste Elektrode der zweiten Pumpzelle den zweiten Innenraum vollständig aus.
Alternativ kann aber auch im zweiten Innenraum – wie im ersten Innenraum – ein Diffusionskanal
vorgesehen werden, der mit Diffusionsmittel gefüllt sein kann.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung liegt an der ersten Pumpspannung eine im wesentlichen
konstante Gleichspannung von solcher Höhe, daß eine Zersetzung der Stickoxide
an der aus katalytisch inertem Material, z. B. Platin und Gold,
bestehenden ersten Elektrode im ersten Innenraum verhindert ist.
-
Die
an der zweiten Pumpzelle anliegende Spannung ist wesentlich höher, so
dass an der aus katalytisch aktivem Material, z. B. Platin, bestehenden
ersten Elektrode im zweiten Innenraum eine Zersetzung der Stickoxide
stattfindet und der dabei frei werdende Sauerstoff in den Referenzgaskanal
gepumpt wird. Der über
die zweite Pumpzelle fließende Pumpstrom
ist ein Maß für die Sauerstoffrest-
und Stickoxidkonzentration im Messgas. Wird die mittels des Pumpstroms
der ersten Pumpzelle meßbare Sauerstoffrestkonzentration
in Abzug gebracht, so ist die Konzentration der Stickoxide im Meßgas ermittelt.
-
Zeichnung
-
Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
eines Meßfühlers, schematisch
dargestellt,
-
2 eine
gleiche Darstellung in 1 eines modifizierten Meßfühlers,
-
3 ein
Diagramm des Verlaufs der Sauerstoffkonzentration über die
Länge der
ersten Elektroden zweier hintereinander angeordneter Pumpzellen im
Meßfühler gemäß 1,
-
4 ein
Diagramm des über
die erste Pumpzelle im Meßfühler gemäß 1 fließenden Pumpstroms
in Abhängigkeit
von der Konzentration des Sauerstoff im Meßgas,
-
5 ein
Diagramm des Verlaufs der Sauerstoffkonzentration über die
Länge der
ersten Elektrode der ersten Pumpzelle für zwei verschiedene Sauerstoffkonzentrationen
im Meßgas
und zwei unterschiedlichen Pumpspannungen an der ersten Pumpzelle.
-
6 einen
vergrößerten Ausschnitt
VI im Diagramm der 5.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
Der
in 1 schematisch dargestellte elektrochemische Meßfühler zur
Messung der Konzentration von Stickoxiden in einem Meßgas, vorzugsweise
im Abgas von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, weist ein gassensitives
Sensorelement 10 auf, dessen prinzipieller Aufbau in 1 im
Schnitt dargestellt ist. Üblicherweise
ist das Sensorelement 10 in einem Meßfühlergehäuse untergebracht, der in den
Abgasstutzen einer Brennkraftmaschine so eingesetzt ist, daß das Sensorelement 10 dem
Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist.
-
Das
in planarer Schichttechnik aufgebaute Sensorelement 10 weist
beispielsweise eine Mehrzahl von Festelektrolytschichten 11 auf.
Die Festelektrolytschichten 11 werden als keramische Folien
ausgeführt
und bilden einen planaren, keramischen Körper. Die integrierte Form
des planaren, keramischen Körpers
wird durch Zusammenlaminieren der mit Funktionsschichten bedruckten,
keramischen Folien und anschließendem
Sintern der laminierten Struktur hergestellt. Jede der Festelektrolytschichten
ist aus Sauerstoffionen leitendem Festelektrolytmaterial, wie z.
B. yttriumstabilisiertes Zirkoniumoxid (ZrO2),
hergestellt.
-
Das
Sensorelement 10 umfaßt
eine erste Pumpzelle 12, die an eine konstante, in einer
Weiterbildung des Ausführungsbeispiels
in Grenzen anpaßbare
Gleichspannung, nachfolgend Pumpspannung U1 genannt,
angeschlossen ist, und eine zweite Pumpzelle 3, die an
eine konstante Gleichspannung, nachfolgend Pumpspannung U2 genannt, angeschlossen ist. Jede Pumpzelle 12 bzw. 13 umfaßt ein Paar
an die Pumpspannung U1 bzw. U2 angeschlossene
Elektroden, die auf einem Festelektrolyten angeordnet sind. Hierzu
sind in einer zwischen der oberen Festelektrolytschicht 11a und
der folgenden Festelektrolytschicht 11c angeordneten, sehr
dünnen Festelektrolytschicht 11b zwei
Innenräume 14, 15 ausgebildet, von
denen der erste Innenraum 14 eine Gaseintrittsöffnung 24 zu
der Meßgasumgebung
aufweist und der zweite Innenraum 15 über einen Hohlraum 16 mit
dem ersten Innenraum 14 in Verbindung steht. Die Meßgasumgebung
ist in 1 durch einen Strömungspfeil 27 symbolisiert.
In der im Schichtverbund nachfolgenden Festelektrolytschicht 11d ist
ein Referenzgaskanal 17 ausgebildet, der mit einem Referenzgas 17 beaufschlagt
ist, beispielsweise mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Zwischen
den beiden unteren Festelektrolytschichten 11e und 11f ist ein
Widerstandsheizer 18 angeordnet, der in einer elektrischen
Isolierung 19, z. B. aus Aluminiumoxid (Al2O3), eingebettet ist. Der an eine Heizspannung angeschlossene
Widerstandsheizer 18 erstreckt sich über die beiden Innenräume 14, 15 hinweg,
so daß diese
auf etwa gleiches Temperaturniveau aufgeheizt werden.
-
Von
den beiden Elektroden der ersten Pumpzelle 12 ist eine
erste Elektrode 20 in dem ersten Innenraum 14 angeordnet
und füllt
diesen vollständig aus.
Dabei ist die erste Elektrode 20 so ausgeführt, daß sie eine
Diffusionsstrecke für
das in den Innenraum 14 eindringende Meßgas bildet. Die erste Elektrode 20 ist
aus katalytisch inertem Material, z. B. Platin und Gold, hergestellt.
Die zweite Elektrode 21 der ersten Pumpzelle 12 ist
im Referenzgaskanal 17 angeordnet. Die erste Pumpzelle 12 ist
dabei so an die Pumpspannung U1 angeschlossen,
daß deren
höheres
Potential an der zweiten Elektrode 21 liegt.
-
Von
den beiden Elektroden der zweiten Pumpzelle 13 ist die
erste Elektrode 22 im zweiten Innenraum 15 angeordnet
und füllt
diesen vollständig aus.
Sie ist aus katalytisch aktivem Material, z. B. Platin, hergestellt.
Die zweite Elektrode 23 der zweiten Pumpzelle 13 ist
ebenfalls im Referenzgaskanal 17 angeordnet. Die Pumpzelle 13 ist
so an die Pumpspannung U2 angeschlossen,
daß deren
höheres
Potential an der zweiten Elektrode 23 liegt. Die beiden zweite
Elektroden 21, 23 der beiden Pumpzelle 12, 13 im
Referenzkanal 17 sind zu einer einheitlichen Elektrodenschicht
vereinigt, die sich über
die gesamte Länge
der beiden hintereinanderliegenden Innenräume 14, 15 und
des Referenzgaskanals 17 erstreckt.
-
Wird
auf die erste Pumpzelle 12 die Pumpspannung U1,
z. B. 150 mV, aufgeschaltet, fließt über die erste Pumpzelle 12 ein
Pumpstrom I1, und durch Abpumpen von Sauerstoffionen
aus dem ersten Innenraum 14 in den Referenzkanal 17 wird
am Ende des ersten Innenraums 14 ein konstanter Sauerstoffpartialdruck
bzw. eine konstante Sauerstoffkonzentration eingestellt.
-
In 3 ist
der Verlauf der Sauerstoffkonzentration C im ersten Innenraum 14 über die
Länge der
ersten Elektrode 20 der ersten Pumpzelle 12 für drei verschiedene
Sauerstoffkonzentrationen im Meß-
bzw. Abgas dargestellt. Beispielhaft zeigt die Kurve a den Verlauf
bei einer Sauerstoffkonzentration im Meßgas von 10–9 mol/mm3, die Kurve b bei einer Sauerstoffkonzentration
im Meßgas
von 10–10 mol/mm3 und die Kurve c bei einer Sauerstoffkonzentration
von 10–11 mol/mm3. Wie aus 3 ersichtlich ist,
stellt sich im hinteren Bereich der ersten Elektrode 20 die
zur Pumpspannung U1 gegen Referenzgas (Luft)
gehörende
Gleichgewichtskonzentration des Sauerstoffs von beispielhaft 1000
ppm ein. Die kleine Pumpspannung U1 von
nur beispielsweise 150 mV und bei höheren Pumpspannungen das katalytisch inerte
Material der ersten Elektrode 20 verhindern dabei, daß sich die
Stickoxide im ersten Innenraum 14 zersetzen. Im nachgeschalteten
Hohlraum 16, der im Ausführungsbeispiel den gleichen
Querschnitt in Strömungsrichtung
des Gasvolumens aufweist wie die beiden Innenräume 14, 15,
aber im Querschnitt um ein Vielfaches größer gemacht werden kann, stellt
sich diese Endkonzentration des Sauerstoffs von beispielhaft 1000
ppm ein.
-
Wird
an die zweite Pumpzelle 13 die konstante Pumpspannung U2 gelegt, die wesentlich höher ist
als die Pumpspannung U1 an der ersten Pumpzelle 12,
z. B. 400 mV beträgt,
so wird aus dem Hohlraum 16 von der zweiten Pumpzelle 12 kontinuierlich
Gas in den zweiten Innenraum 15 hinein abgepumpt. Bei dieser
hohen Pumpspannung U2 und der katalytischen
Wirkung des katalytisch aktiven Materials der ersten Elektrode 22 der
zweiten Pumpzelle 13 zersetzen sich im zweiten Innenraum 15 die
Stickoxide, und die freiwerdenden Sauerstoffionen werden über die
Festelektrolytschicht 11c in den Referenzgaskanal 17 abgepumpt.
-
In 3 ist
der Sauerstoffkonzentrationsverlauf C über die Länge s der ersten Elektrode 22 der zweiten
Pumpzelle 13 für
drei verschiedenen Konzentrationen von Stickoxiden im Meßgas dargestellt, die
in 3 beispielhaft mit 0, 0,5 und 100 ppm angegeben
sind. Der über
die zweite Pumpzelle 13 fließende Pumpstrom I2 ist
ein Maß für die Stickoxidkonzentration
einschließlich
einer konstanten Sauerstoff-Restkonzentration R (1).
Wird letztere in Abzug gebracht, so wird die reine Stickoxidkonzentration
im Meßgas
bestimmt.
-
In 4 ist
der Pumpstrom I1, der durch das Abpumpen
des Sauerstoffs aus dem Innenraum 14 in den Referenzgaskanal 17 hinein über die
erste Pumpzelle 12 fließt, in Abhängigkeit von der Konzentration
C des Sauerstoffs im Meßgas
dargestellt. Es zeigt den Pumpstrom I1 in
praktisch linearer Abhängigkeit
von der Sauerstoffkonzentration C, so daß der Meßfühler auch zusätzlich zur
Messung der Sauerstoffkonzentration im Meßgas verwendet werden kann.
-
Es
hat sich gezeigt, daß die
im Hohlraum 16 sich einstellende Gleichgewichtskonzentration
des Sauerstoffs nicht absolut konstant ist, sondern abhängig von
der Sauerstoffkonzentration im Meßgas, wenn auch in engen Grenzen,
schwankt. In 5 ist der Verlauf der Sauerstoffkonzentration
C über
die Länge
s der ersten Elektrode 20 im ersten Innenraum 14 für eine Konzentration
C = 10–9 mol/mm3 bei einer Pumpspannung U1 =
0,2 V (Kurve a) und für
eine Konzentration C = 10–11 mol/mm3 bei
einer Pumpspannung U1 von ebenfalls 0,2
V (Kurve b) dargestellt. Der Kurvenverlauf ist für den Bereich VI in 5 in 6 vergrößert dargestellt.
Deutlich ist zu sehen, daß bei Änderung
der Sauerstoffkonzentration im Meßgas sich die Sauerstoff-Gleichgewichtskonzentration
am Ende der ersten Elektrode 20 und im Hohlraum 16 ebenfalls,
wenn auch wenig, ändert. Als
Folge dessen ist der in der zweiten Pumpzelle 13 fließende Pumpstrom
I2 bezüglich
des von der Sauerstoff-Restkonzentration
herrührenden
Teils R nicht mehr exakt konstant, sondern abhängig von der Sauerstoffkonzentration
im Meßgas,
so daß die
gemessene Konzentration der Stickoxide etwas verfälscht wird.
-
Um
eine hochgenaue Messung sicherzustellen, wird die Pumpspannung U
1 an der ersten Pumpzelle
12 in
Abhängigkeit
von der Sauerstoffkonzentration im Meßgas und damit in Abhängigkeit
von dem Pumpstrom I
1, der über die
erste Pumpzelle
12 fließt, verändert. Hierzu wird ein Kennfeld
benutzt, in dem der über
die erste Pumpzelle
12 fließende Pumpstrom I
1 in
Abhängigkeit
von der Sauerstoffkonzentration C im Meßgas mit der Pumpspannung U
1 als Parameter abgespeichert ist. Der über die
erste Pumpzelle
12 fließende Pumpstrom I
1 wird
gemessen und mit dem Meßwert
aus dem Kennfeld die momentane Änderung ΔC der Sauerstoffkonzentration entnommen.
Aus dem Verhältnis
der Konzentrationsänderung ΔC zur Konzentration
C des Sauerstoffs im Meßgas
wird die Größe der erforderlichen
Spannungsänderung ΔU gemäß
berechnet, die Konstante
K läßt sich
aus der Nernstgleichung abschätzen.
Für jede
Dekade, um die sich die Konzentration des Sauerstoffs im Meßgas ändert, beträgt das Verhältnis ΔC/C = 0,9.
-
In
dem in 5 und 6 gezeigten Beispiel beträgt die Konzentrationsänderung
zwischen den Kurven a und b 10–2 mol/mm3,
die Konzentration ändert
sich also um zwei Dekaden. Wird beispielhaft eine Spannungsreduzierung ΔU von 2·(–0,014)
V = –0,028
V bei einer Konzentrationsabsenkung von 10–9 auf
10–11 mol/mm3 vorgenommen, so ergibt sich die Kurve c,
die im wesentlichen Bereich sich mit der Kurve a deckt. Aufgrund
dieser Spannungsreduzierung ΔU
bleibt die Sauerstoffkonzentration im Endbereich der ersten Elektrode 20 der
ersten Pumpzelle 12 absolut konstant und zeigt keinerlei
Abhängigkeit von
der Konzentration des Sauerstoffs im Meßgas. Damit ist auch der im
Pumpstrom I2 der zweiten Pumpzelle 13 enthaltene
Stromanteil R, der auf die im Hohlraum 16 vorhandene Sauerstoffkonzentration zurückgeht,
konstant, und die Stickoxidkonzentration kann sehr genau durch Abzug
dieses konstanten Stromanteils R bestimmt werden.
-
Bei
einer solchen Anpassung der an der ersten Pumpzelle 12 liegenden
Pumpspannung U1 an die Änderung der Sauerstoffkonzentration
im Meßgas
kann auf den Hohlraum 16 zwischen den beiden Innenräumen 14, 15 zur
Homogenisierung des aus dem ersten Innenraum 14 austretenden
Gasvolumens bezüglich
seiner Gaskomponentenkonzentration verzichtet werden, und die beiden
Innenräume 14, 15 können mit
ihrer Elektrodenbelegung unmittelbar ineinander übergehen.
-
In
einer in 2 dargestellten Modifizierung des
Sensorelements 10 ist in jedem der Innenräume 14, 15 der
ersten Elektrode 20 bzw. 22 von erster Pumpzelle 12 bzw.
von zweiter Pumpzelle 13 eine Diffusionsstrecke vorgeschaltet.
Diese besteht aus einem Diffusionskanal 25 bzw. 26,
der – wie
in 2 dargestellt ist – mit einem porösen Diffusionsmaterial, z.
B. Al2O3, gefüllt sein
kann. Bei Verzicht auf das Diffusionsmaterial muß der Diffusionskanal 25 konstruktiv
so ausgeführt
werden, daß trotz
des ungehindert über
die Gaseintrittsöffnung 24 in
den ersten Innenraum 14 einströmenden Meßgases sich am Ende der ersten
Elektrode 20 der ersten Pumpzelle 12 eine ausreichend
niedrige, konstante Sauerstoffkonzentration einstellt.
