DE10337573A1

DE10337573A1 - Sensorelement

Info

Publication number: DE10337573A1
Application number: DE10337573A
Authority: DE
Inventors: Lothar Diehl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: JP2005062184A; DE10337573B4; US20050067283A1; JP4732721B2

Abstract

Es wird ein planares, schichtförmig aufgebautes Sensorelement (10) vorgeschlagen, das zum Nachweis einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, vorzugsweise zur Bestimmung der Konzentration einer Komponente oder der Temperatur des Messgases, dient. Das Sensorelement (10) weist mindestens eine innere erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) auf, die zwischen zwei äußeren Festelektrolytschichten angeordnet ist, wobei eine zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) eine der äußeren Festelektrolytschichten ist und wobei die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) und die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid aufweisen. Die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) weist einen höheren Yttriumoxidanteil auf als die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33), wobei der Yttriumoxidanteil auf das Zirkonoxid bezogen ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Sensorelement nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Derartige Sensorelemente sind beispielsweise aus Automotive Electronics Handbook, Second Edition, Editor: Ronald K. Jurgen, McGraw-Hill, 1999, bekannt. Man unterscheidet unter anderem Lambda-Sprungsonden, Breitbandsonden und Grenzstromsonden. Die Sensorelemente weisen eine Mehrzahl von Festelektrolytfolien auf, auf die und zwischen denen verschiedene Schichten, beispielsweise Elektroden oder poröse Schichten, aufgebracht sind. Weiterhin sind in die oder zwischen den Festelektrolytfolien Hohlräume eingebracht.

Die Festelektrolytfolien bestehen aus mit Yttriumoxid (Y₂O₃) stabilisiertem Zirkonoxid (ZrO₂) mit geringen Zusätzen an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂). Der Anteil an Yttriumoxid liegt üblicherweise bei 4 bis 5 Molprozent.

Hierbei ist nachteilig, dass derartige Festelektrolytfolien eine geringe Zugfestigkeit aufweisen, und dass bei derartigen Festelektrolytfolien durch mechanische Belastung oder durch aufgrund von Temperaturunterschieden auftretende Spannungen Risse auftreten können.

Aus der DE 198 57 470 A1 ist bekannt, eine Folienbinderschicht, die zwischen zwei Festelektrolytfolien angeordnet ist, mit einem Yttriumoxid-Gehalt von 16 Molprozent zu versehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Sensorelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Sensorelement mit Festelektrolytschichten aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid realisiert ist, das eine hohe Zugfestigkeit aufweist und das hohen mechanischen Belastungen und aufgrund von Temperaturdifferenzen auftretenden Spannungen widerstehen kann.

Hierzu ist vorgesehen, dass eine erste, im Sensorelement innen angeordnete Festelektrolytschicht einen höheren Yttriumoxidanteil aufweist als eine zweite, außen angeordnete Festelektrolytschicht. Der Yttriumoxidanteil ist hier und im folgenden auf den Anteil an Yttriumoxid in Molprozent bezogen auf das Zirkonoxid, sofern nichts anderes erwähnt ist. Da insbesondere die außen angeordneten Festelektrolytschichten hohen mechanischen Belastungen und Spannungen ausgesetzt sind, wird vorteilhaft die Rissanfälligkeit der äußeren Festelektrolytschicht vermindert, indem für die äußere Festelektrolytschicht ein niedriger Yttriumoxidanteil gewählt wird. Dagegen weist die erste, innere Festelektrolytschicht einen höheren Yttriumoxidanteil auf, wodurch die Leitfähigkeit der ersten Festelektrolytschicht bezüglich Sauerstoffionen verbessert wird. Damit verbessert sich die Messfunktion einer elektrochemischen Zelle, die durch zwei Elektroden und durch den zwischen den beiden Elektroden liegenden Bereich der ersten Festelektrolytschicht gebildet wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen ausgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch genannten Sensorelements möglich.

Bevorzugt weist die erste und die zweite Festelektrolytschicht einen Anteil an Zirkonoxid von mindestens 85 Molprozent, insbesondere mindestens 90 Molprozent auf. Die erste Festelektrolytschicht weist bevorzugt einen Yttriumoxidanteil auf, der um mindestens 1 Molprozent, bevorzugt um mindestens 2 Molprozent über dem Yttriumoxidanteil der zweiten Festelektrolytschicht liegt.

Eine ausgezeichnete Stabilität des Sensorelements verbunden mit einer verbesserten Messfunktion ist bei einem Sensorelement realisiert, dessen erste Festelektrolytschicht 4 bis 7 Molprozent Yttriumoxid und dessen zweite Festelektrolytschicht 3 bis 4 Molprozent Yttriumoxid (jeweils bezogen auf das Zirkonoxid) aufweist.

Bevorzugt wird die zweite Festelektrolytschicht durch eine in Dickschichttechnik auf die Außenfläche des Sensorelements aufgebrachte Schicht gebildet. Diese Schicht dient beispielsweise der Abdeckung einer auf einer Außenseite des Sensorelements angeordneten Elektrode und/oder Elektrodenzuleitung. Bevorzugt überdeckt die zweite Festelektrolytschicht die Außenseite des Sensorelements vollständig oder zumindest weitgehend vollständig.

Bei einem alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die zweite Festelektrolytschicht durch eine Festelektrolytfolie gebildet. Eine Festelektrolytfolie ist eine Festelektrolytschicht, die durch einen Sinterprozess aus einer sogenannten Grünfolie entsteht. Derartige Festelektrolytfolien weisen nach dem Sintern üblicherweise eine Dicke von 200 bis 500 μm auf und werden vor dem Sintern, also als Grünfolie, in Dickschichttechnik mit Pasten bedruckt, die nach dem Sintern Funktionsschichten wie zum Beispiel Elektroden, Schutzschichten, Isolationsschichten, Hohlräume oder porösen Schichten (unter Einsatz von Porenbildnern) bilden.

Vorzugsweise werden die beiden zur Großfläche des Sensorelements parallelen Außenflächen des Sensorelements durch einen Festelektrolyten mit einer Zusammensetzung gebildet, durch die der Festelektrolyt eine gute mechanische Stabilität und damit beispielsweise eine hohe Zugfestigkeit aufweist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Sensorelement auch an mindestens einer seiner Außenflächen, die zur Großfläche des Sensorelements senkrecht verläuft, eine weitere Festelektrolytschicht auf, deren Zusammensetzung der Zusammensetzung der zweiten Festelektrolytschicht entspricht.

Derartige Sensorelemente weisen häufig einen von einem Heizer beheizten Messbereich auf. Vorteilhaft ist auf der dem Heizer benachbarten Seite des Sensorelement die zweite Festelektrolytschicht vorgesehen, da auf dieser Seite des Sensorelements durch die durch den Heizer hervorgerufenen Temperaturgradienten hohe Spannungen in der äußeren Festelektrolytschicht auftreten können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäßes Sensorelement in Schnittdarstellung senkrecht zur Längsachse des Sensorelements, 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ein erfindungsgemäßes Sensorelement ebenfalls in Schnittdarstellung senkrecht zur Längsachse des Sensorelements, 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäßes Sensorelement im Längsschnitt, 4 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sensorelements als viertes Ausführungsbeispiel, und die 5a und 5b zeigen in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Sensorelement als fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Sensorelement 10 im Querschnitt dargestellt. Das Sensorelement, das als Lambda-Sprungsonde bezeichnet wird, umfasst drei Festelektrolytfolien, nämlich eine innere Festelektrolytschicht 21a, eine erste äußere Festelektrolytschicht 31a und eine zweite äußere Festelektrolytschicht 32a. Auf die Außenfläche der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31a ist eine erste Elektrode 41 aufgebracht, die von einer porösen Schutzschicht 52 überdeckt wird. Der ersten Elektrode 41 gegenüberliegend ist auf der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31a eine zweite Elektrode 42 vorgesehen. Die zweite Elektrode 42 ist in einem Referenzgasraum 51 angeordnet, der in die innere Festelektrolytschicht 21a eingebracht ist. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 41, 42 bildet sich aufgrund unterschiedlicher Sauerstoffpartialdrücke an der ersten Elektrode 41 (Messgas) und an der zweiten Elektrode 42 (Referenzgas) eine Spannung aus. Zwischen der inneren Festelektrolytschicht 21a und der zweiten äußeren Festelektrolytschicht 32a ist ein Heizer 61 vorgesehen, der durch eine Heizerisolation 62 von den umgebenden Festelektrolytschichten 21a, 32a getrennt ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 im Querschnitt dargestellt. Bei dieser und bei den folgenden Figuren werden einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Sensorelement 10 gemäß 2 wird als Lambda-Breitbandsonde bezeichnet und umfasst vier Festelektrolytfolien, nämlich eine erste innere Festelektrolytschicht 21b und eine zweite innere Festelektrolytschicht 22b, eine weitere Festelektrolytschicht 35 und eine zweite äußere Festelektrolytschicht 32b. Zwischen der weiteren Festelektrolytschicht 35 und der ersten inneren Festelektrolytschicht 21b ist ein ringförmiger Messgasraum 53 angeordnet, in den das außerhalb des Sensorelements 10 befindliche Messgas durch eine in die weitere Festelektrolytschicht 35 eingebrachte Gaszutrittsöffnung 55 und eine Diffusionsbarriere 54 gelangen kann. In die zweite innere Festelektrolytschicht 22b ist ein Referenzgasraum 51 eingebracht. Auf gegenüberliegenden Seiten der ersten inneren Festelektrolytschicht 21b ist im Messgasraum 53 die erste Elektrode 41 und im Referenzgasraum 51 die zweite Elektrode 42 aufgebracht. Auf der nach außen zeigenden Seite der weiteren Festelektrolytschicht 35 ist eine dritte Elektrode 43 vorgesehen. Der dritten Elektrode 43 gegenüberliegend ist auf der weiteren Festelektrolytschicht 35 im Messgasraum 53 eine vierte Elektrode 44 angeordnet. Die nach außen zeigende Seite der weiteren Festelektrolytschicht 35 und die dritte Elektrode 43 sowie eine nicht dargestellte, entlang der Längsachse des Sensorelements auf seiner Außenseite verlaufende Zuleitung zur dritten Elektrode 43 ist mit einer ersten äußeren Festelektrolytschicht 31b überdeckt. Die erste äußere Festelektrolytschicht 31b ist porös ausgebildet, so dass das Messgas zur dritten Elektrode 43 gelangen kann. Die erste äußere Festelektrolytschicht 31b weist im Bereich der Gaszutrittsöffnung 55 eine Aussparung auf.
Ein Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt. Das Sensorelement 10 gemäß 3 ist ebenfalls eine Lambda-Breitbandsonde und unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 2 dadurch, dass das Sensorelement 10 drei Festelektrolytfolien umfasst, nämlich eine erste äußere Festelektrolytschicht 31c, eine erste innere Festelektrolytschicht 21c und eine zweite innere Festelektrolytschicht 22c. Der Messgasraum 53 und der Referenzgasraum 51 sind in der Schichtebene zwischen der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31c und der ersten inneren Festelektrolytschicht 21c vorgesehen, wobei der Referenzgasraum 51 mit einem porösen Material gefüllt ist. Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung wird der Referenzgasraum durch die poröse zweite Elektrode und/oder die poröse Zuleitung zur zweiten Elektrode gebildet. Die dritte Elektrode 43 ist auf der Außenseite der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31c angeordnet, die zweite Elektrode 42 im Referenzgasraum 51 auf der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31c. Die im Messgasraum 53 auf der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31c angeordnete Elektrode 41, 44 vereint die Funktionen der ersten und vierte Elektrode des zweiten Ausführungsbeispiels. Zwischen der ersten inneren und der zweiten inneren Festelektrolytschicht 21c, 22c ist der Heizer 61 und die Heizerisolation 62 angeordnet. Die Außenseite der zweiten inneren Festelektrolytschicht 22c wird durch eine zweite äußere Festelektrolytschicht 32c gebildet, die auf die zweite innere Festelektrolytschicht 22c vor dem Sintern durch Siebdruck aufgebracht wurde.
Die Funktionsweise der Lambda-Sprungsonde und der Lambda-Breitbandsonde ist dem Fachmann allgemein bekannt und beispielsweise in Automotive Electronics Handbook, Second Edition, Editor: Ronald K. Jurgen, McGraw-Hill, 1999, beschrieben.
4 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sensorelements 10 mit einer inneren Festelektrolytschicht 21d, auf deren Außenseite eine Elektrode 40 und/oder eine Elektrodenzuleitung 40 aufgebracht ist. Die Außenseite der inneren Festelektrolytschicht 21d und die Elektrode/Elektrodenzuleitung 40 ist durch eine in Siebdrucktechnik aufgebrachte äußere Festelektrolytschicht 31d überdeckt.
Die 5a und 5b zeigen schematisch ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Sensorelement 10 gemäß 5 umfasst eine innere Festelektrolytschicht 21e, dessen beide Großflächen vollständig von einer ersten äußeren Festelektrolytschicht 31e und einer zweiten äußeren Festelektrolytschicht 32e bedeckt sind. Bei dem Sensorelement 10 gemäß Figur 5b sind zudem die Seitenflächen der inneren Festelektrolytschicht 21e mit einer weiteren äußeren Festelektrolytschicht 33 bedeckt. Hierzu wird das gesamte Sensorelement (nach dem Vereinzeln) durch einen Tauchprozess auf allen Seiten beschichtet, wobei eine Gaszutrittsöffnung sowie der Bereich von Anschlusskontakten sowie die poröse Schutzschicht auszunehmen ist, und danach getrocknet und gesintert.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 weist die äußere Festelektrolytschicht einen Yttriumoxidgehalt von 3 bis 4 Molprozent auf. Die innere Festelektrolytschicht enthält dagegen 4 bis 7 Molprozent Yttriumoxid.
Die äußere Festelektrolytschicht ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 die erste äußere Festelektrolytschicht 31a und die zweite äußere Festelektrolytschicht 32a, beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 die erste äußere Festelektrolytschicht 31b und die zweite äußere Festelektrolytschicht 32b, beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 die erste äußere Festelektrolytschicht 31c und die zweite äußere Festelektrolytschicht 32c, beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 die äußere Festelektrolytschicht 31d, beim Ausführungsbeispiel gemäß 5a die erste äußere Festelektrolytschicht 31e und die zweite äußere Festelektrolytschicht 32e, und beim Ausführungsbeispiel gemäß 5b zusätzlich zu der ersten äußeren und der zweiten äußeren Festelektrolytschicht 31e, 32 gemäß 5a noch die weitere äußere Festelektrolytschicht 33. Die innere Festelektrolytschicht ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 die innere Festelektrolytschicht 21a, beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 die erste innere Festelektrolytschicht 21b und die zweite innere Festelektrolytschicht 22b, beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 die erste innere Festelektrolytschicht 21c und die zweite innere Festelektrolytschicht 22c, beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 die innere Festelektrolytschicht 21d und beim Ausführungsbeispiel gemäß 5a und 5b die innere Festelektrolytschicht 21e.
Äußere Schicht im Sinne dieser Schrift ist auch eine Festelektrolytschicht, die von einer weiteren Schicht überzogen ist, sofern diese Schicht nicht überwiegend aus einem Festelektrolytmaterial besteht, oder sofern diese Schicht nur einen kleinen Bereich der Außenfläche der äußeren Festelektrolytschicht überdeckt. So ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 auf die erste äußere Festelektrolytschicht 31a die erste Elektrode 41 aufgebracht, die ihrerseits von der porösen Schutzschicht 52 überdeckt ist. Die poröse Schutzschicht 52 überdeckt die erste äußere Festelektrolytschicht 31a nur in einem kleinen Bereich.
Eine Verminderung der Rissanfälligkeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Messfunktion wurde bei Sensorelementen mit den in Beispiel 1 und Beispiel 2 aufgeführten Zusammensetzungen der inneren und äußeren Festelektrolytschicht erreicht.
Beispiel 1:
Die äußere Festelektrolytschicht enthält 3,5 Molprozent Yttriumoxid, die innere Festelektrolytschicht enthält 5,5 Molprozent Yttriumoxid.
Beispiel 2:
Die äußere Festelektrolytschicht enthält 3 Molprozent Yttriumoxid, die innere Festelektrolytschicht enthält 6 Molprozent Yttriumoxid.
Besteht das Sensorelement aus einer Vielzahl von Festelektrolytschichten, so kann der Yttriumoxidgehalt der Festelektrolytschichten abgestuft gewählt werden, so dass der Übergang zwischen benachbarten Festelektrolytschichten abgemildert, also die Differenz des Yttriumoxidgehalts benachbarter Festelektrolytschichten verringert wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die weitere Festelektrolytschicht 35 zwischen der ersten inneren Festelektrolytschicht 21b und der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31b angeordnet. Um den Übergang abzumildern, weist die weitere Festelektrolytschicht 35 einen Yttriumoxidgehalt auf, der zwischen dem Yttriumoxidgehalt der ersten inneren Festelektrolytschicht 21b und dem Yttriumoxidgehalt der ersten äußeren Festelektrolytschicht 31b liegt. Dementsprechend enthält die erste äußere Festelektrolytschicht 31b beim zweiten Ausführungsbeispiel 3 Molprozent Yttriumoxid, die weitere Festelektrolytschicht 35 enthält 5 Molprozent Yttriumoxid, und die erste innere Festelektrolytschicht 21b enthält 7 Molprozent Yttriumoxid.

Claims

Planares, schichtförmig aufgebautes Sensorelement (10), insbesondere zum Nachweis einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, vorzugsweise zur Bestimmung der Konzentration einer Komponente oder der Temperatur des Messgases, mit mindestens einer inneren ersten Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e), die zwischen zwei äußeren Festelektrolytschichten angeordnet ist, wobei eine zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) eine der äußeren Festelektrolytschichten ist, und wobei die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) und die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) einen höheren Yttriumoxidanteil aufweist als die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33), wobei der Yttriumoxidanteil auf das Zirkonoxid bezogen ist.
Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) und die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) einen Anteil an Zirkonoxid von mindestens 85 Molprozent, vorzugsweise mindestens 90 Molprozent aufweisen.
Sensorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) einen Yttriumoxidanteil aufweist, der um mindestens 1 Molprozent, vorzugsweise um mindestens 2 Molprozent über dem Yttriumoxidanteil der zweiten Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) liegt, wobei der Yttriumoxidanteil auf das Zirkonoxid bezogen ist.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festelektrolytschicht (21a, 21b, 22b, 21c, 22c, 21d, 21e) einen Yttriumoxidanteil von 4 bis 7 Molprozent, bezogen auf das Zirkonoxid, aufweist, und dass die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) einen Yttriumoxidanteil von 3 bis 4 Molprozent, bezogen auf das Zirkonoxid, aufweist.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Festelektrolytschicht (31a, 32a, 32b, 31c) durch eine Festelektrolytfolie gebildet wird, die eine Schichtdicke von mindestens 200 mm aufweist.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Festelektrolytschicht (31b, 31d) eine auf einer Außenseite des Sensorelements (10) aufgebrachte Elektrode (40) und/oder Elektrodenzuleitung (40) überdeckt.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Festelektrolytschicht (31b, 32c, 31d, 31e, 32e, 33) eine Außenseite des Sensorelements vollständig oder zumindest weitgehend überdeckt.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) an mindestens einer seiner Außenflächen, die zur Großfläche des Sensorelements (10) senkrecht verläuft, eine weitere Festelektrolytschicht (33) aufweist, deren Zusammensetzung zumindest bezüglich der Anteile an Yttriumoxid und Zirkonoxid der Zusammensetzung der zweiten Festelektrolytschicht (31e, 32e) entspricht.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) einen Messbereich aufweist, der von einem Heizer (61) beheizt wird, und dass auf der dem Heizer (61) benachbarten Seite des Sensorelement (10) die zweite Festelektrolytschicht (32a, 32b, 32c) vorgesehen ist.
Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide äußeren Festelektrolytschichten (31a, 32a; 31b, 32b; 31c, 32c; 31e, 32e; 33) zumindest bezüglich der Anteile an Yttriumoxid und Zirkonoxid die Zusammensetzung der zweiten Festelektrolytschicht aufweisen