DE19906908B4

DE19906908B4 - Sensor zur Analyse von Gasen

Info

Publication number: DE19906908B4
Application number: DE19906908A
Authority: DE
Inventors: Olaf Jach; Lothar Dr.rer.nat. Diehl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: DE19906908A1; US6395160B1; JP2000241385A; JP4518349B2

Abstract

Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren,
mit einer Innenpumpelektrode (21)
und einer Innenpumpelektrodenzuleitung (22), die mit der Innenpumpelektrode (21) verbunden ist,
sowie mit einer Meßelektrode (18)
und einer Meßelektrodenzuleitung (19), die mit der Meßelektrode (18) verbunden ist, mit mindestens einem Sauerstoffreservoir,
wobei die Meßelektrodenzuleitung (19) und die Innenpumpelektrodenzuleitung (22) zumindest im heißen Bereich (2) des Sensors voneinander beabstandet sind,
und wobei die Meßelektrode (18) und die Innenpumpelektrode (21) mit einem Meßbereich (29) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der Elektrodenzuleitungen (19, 22) zumindest im heißen Bereich (2) mit dem Sauerstoffreservoir in Verbindung steht,
und daß das Sauerstoffreservoir von dem Meßbereich (29) zumindest weitgehend gasdicht getrennt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Analyse von Gasen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Derartige Sensoren sind beispielsweise aus Automotive Electronics Handbook (1994), Kapitel 6, Wiedenmann et al., "Exhaust Gas Sensors", zum Einsatz in der Abgasanalyse von Verbrennungsmotoren bekannt. Bei diesen Sensoren tritt jedoch im Betrieb, insbesondere bei hohen Sauerstoffpumpleistungen, das Problem auf, daß es zu Über- oder Gegenschwingern bei einer Sprungantwort als Folge eines Gaswechselvorganges kommt. Diese Überschwinger oder Gegenschwinger werden auch als sogenannte λ = 1-Welligkeit bezeichnet.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß die sogenannte λ = 1-Welligkeit d. h. Gegen- bzw. Überschwinger bei Sprungantwort auf Gaswechselvorgänge vermindert wird, so daß sich das Sensorsignal schneller und präziser einstellt und geringeren Schwankungen unterliegt.
Dadurch, daß die Meßelektrodenzuleitung und/oder die Innenpumpelektrodenzuleitung zumindest im heißen Bereich des Sensors mir einem Sauerstoffreservoir in Verbindung steht, das jederzeit eine ausreichende Menge an Sauerstoff zur Verfügung stellt, wird vermieden, daß es bei Betrieb des Sensors an einer Elektrodenzuleitung bei angeschlossener Pumpspannung zu einem Sauerstoffmangel kommen kann, was über den dadurch entstehenden Konzentrationsunterschied zu einer sogenannten Nernstspannung bezüglich der übrigen Elektrodenzuleitungen führt, welche wiederum zu der sogenannten λ = 1-Welligkeit wesentlich beiträgt.
Um zu vermeiden, daß der eigentliche Meßbereich, mit dem die Innenpumpelektrode und die Meßelektrode in Verbindung stehen, durch das erfindungsgemäße Sauerstoffreservoir in unerwünschter Weise vergrößert wird, wird dieses Reservoir sehr vorteilhaft gasdicht von dem Meßbereich getrennt.
Anstelle oder zusätzlich zu der mit einem Sauerstoffreservoir in Verbindung stehenden Meßelektrodenzuleitung und/oder Innenelektrodenzuleitung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Außenelektrodenzuleitung mit einem Sauerstoff reservoir in Verbindung steht. Dadurch wird auch ein Sauerstoffmangel mit entsprechenden störenden Nernstspannungen an der Außenelektrodenzuleitung vermieden.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren werden im Gegensatz dazu die Elektrodenzuleitungen der Meß-, Innen- und Außenelektrode im gesinterten Sensorelement durch Folienbinder (ZrO₂) oder durch sonstige aufgedruckte Folien gasdicht verschlossen, so daß ein Ausgleich dieses Sauerstoffmangels nicht möglich ist.
Unter dem heißem Bereich des Sensors wird im übrigen vom Fachmann der Bereich des Gassensors verstanden, der dem Meßgas ausgesetzt ist bzw. in dem das Meßsignal gebildet wird, während unter kaltem Bereich der Bereich der Elektrodenzuleitungen zu verstehen ist, der deutlich geringeren Temperaturen ausgesetzt ist und zur Bildung des Meßsignals im wesentlichen nicht beiträgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
Als Sauerstoffreservoir eignet sich sehr vorteilhaft ein Hohlraum, der mit der Innenpumpelektrodenzuleitung und/ oder der Außenpumpelektrodenzuleitung und/oder der Meßelektrodenzuleitung in Verbindung steht. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Innenpumpelektrodenzuleitung und die Außenpumpelektrodenzuleitung beide mit einem, vorzugsweise dem gleichen Hohlraum oder Sauerstoffreservoir verbunden sind.
Die Außenelektrodenzuleitung kann weiterhin sehr vorteilhaft mit einem Sauerstoffreservoir verbunden werden, indem man bereichsweise über dieser Zuleitung keine Abdeckung durch eine übliche Abdeckschicht vornimmt, so daß die Außenelektrodenzuleitung dort direkt mit der Umgebungsluft oder einem sonstigen sauerstoffhaltigen Gas in-Kontakt ist.
Die gasdichte Trennung des Meßbereiches von dem Sauerstoffreservoir erfolgt vorteilhaft über eine Barriere, insbesondere eine Barriere aus einem Folienbinder aus ZrO₂.
Anstelle oder zusätzlich zu einem Hohlraum kann das Sauerstoffreservoir im übrigen sehr vorteilhaft auch in Form eines porösen Materials ausgestaltet sein oder als eine zumindest bereichsweise poröse Schicht vorliegen. Dazu steht das poröse Material vorteilhaft zumindest bereichsweise mit der Meßelektrodenzuleitung und/oder der Innenpumpelektrodenzuleitung und/oder der Außenpumpelektrodenzuleitung in Form eines oder mehrerer Porositätsbereiche in Verbindung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Porositätsbereich ein Teil einer Festelektrolytfolie, die die Elektrodenzuleitungen voneinander beabstandet, ist. Als poröses Material eignet sich für den Porositätsbereich vorteilhaft poröses ZrO₂ oder Al₂O₃.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Sauerstoffreservoir nicht nur zumindest bereichsweise im heißen Bereich des Sensors mit mindestens einer Elektrodenzuleitung in Verbindung steht, sondern sich diese Verbindung auch bis in den kalten Bereich des Sensors erstreckt.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Explosionsdarstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Sensors,
2 einen Schnitt durch einen Teilbereich dieses bekannten Sensors, 3 den Teilbereich gemäß 2 mit einem zusätzlichen Sauerstoffreservoir und
4 einen Teilbereich des Sensors gemäß 2 mit einem Sauerstoffreservoir in alternativer Ausführung.
Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt einen an sich aus dem Stand der Technik bekannten Sensor zur Analyse von Gasen in Form eines planaren Sensorelementes 1 in Explosionsdarstellung. Das Sensorelement 1 weist einen heißen Bereich 2 und einen kalten Bereich 3 auf. Weiterhin sind elektrische Anschlußkontakte 10, eine Heizerfolie 11, eine Isolationsschicht 12, ein Heizer 13, eine weitere Isolationsschicht 14, eine Referenzluftkanalfolie 15 und eine Referenzelektrode 16 vorgesehen. Über der Referenzelektrode 16 ist eine erste Festelektrolytfolie 17, eine Meßelektrode 18 mit Meßeletrodenzuleitung 19, eine Diffusionsbarriere 20, eine Zwischenschicht 28, eine Füllschicht 30 und eine Innenpumpelektrode 21 mit Innenpumpelektrodenzuleitung 22 vorgesehen. Die Innenpumpelektrodenzuleitung 22 und die Meßelektrodenzuleitung 19 laufen im kalten Bereich 3 des Sensors zusammen. Über der Innenpumpelektrode 21 ist eine zweite Festelektrolytfolie 23, eine Außenpumpelektrode 24 mit Außenpumpelektrodenzuleitung 25, sowie eine poröse Schutz schicht als Außenpumpelektrodenabdeckung 26 und eine Außenpumpelektrodenzuleitungsabdeckung 27 angeordnet.
Die 2 zeigt den bekannten Sensor gemäß 1 mit zusätzlichen Details in einem Schnitt, wobei lediglich der Bereich zwischen den Festelektrolytfolien 17 und 23 und gleichzeitig auch nur ein Teil des kalten Bereiches 3 dargestellt ist. Die gestrichelte Linie deutet die Lage des Bereiches in 2 zu der Darstellung in 1 an. In 2 ist über 1 hinausgehend dargestellt, daß die Innenpumpelektrode 21 und die Meßelektrode 18 im heißen Bereich 2 derart voneinander beabstandet sind, so daß sich ein Meßbereich 29 in Form eines Hohlraumes ausbildet, der mit dem zu analysierenden Gas in Verbindung steht. Die Zwischenschicht 28 besteht aus einem Folienbinder aus ZrO₂ und trennt die Elektrodenzuleitungen 22 und 19 im heißen Bereich 2 sowie teilweise auch im kalten Bereich 3 voneinander. Auf weitere Details des gemäß 1 und 2 erläuterten bekannten Sensorelementes 1, wie beispielsweise die Funktion der einzelnen Bauteile und Schichten, ihre konkrete Herstellung und die verwendeten Materialien, wird verzichtet, da sie dem Fachmann bekannt sind.
Die 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in Abänderung der bekannten Ausführung gemäß 2 die Zwischenschicht 28 fehlt und an ihrer Stelle eine Trennbarriere 32 und ein Hohlraum 31 vorgehen ist, der mit der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 und der Meßelektrodenzuleitung 19 in Verbindung steht. Die Trennbarriere 32 ist aus einem aufgedruckten und später gesinterten Folienbinder aus ZrO₂ hergestellt und trennt den Hohlraum 31 zumindest weitgehend gasdicht von dem Meßbereich 29, damit es nicht zu einer Vergrößerung des Meßbereiches 29 kommt. Der Hohlraum 31 dient als Sauerstoffreservoir zur Verhinderung eines Sauerstoffmangels an den Elektrodenzuleitungen 19 und 22. Die Realisierung des Hohlraumes 31 erfolgt dadurch, daß an dieser Stelle bei der Herstellung des planaren Sensorelementes 1 im Druckverfahren eine Glaskohlenpaste aufgedruckt wird, die sich beim nachfolgen Sintern rückstandslos zersetzt und den Hohlraum 31 zurückläßt.
Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in Abänderung der bekannten Ausführung gemäß 2 ein erster Porositätsbereich 34 und ein zweiter Porositätsbereich 33 vorgesehen sind, die zumindest im heißen Bereich 2 bereichsweise mit der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 bzw. der Meßelektrodenzuleitung 19 in Verbindung stehen. Der erste und der zweite Porositätsbereich 33, 34 bilden dabei einen Bereich der zweiten Festelektrolytfolie 23 bzw. der ersten Festelektrolytfolie 17. Die Porositätsbereiche 33, 34 sind in der Lage, eine gegenüber den Festelektrolytfolien 17 und 23 deutlich vergrößerte Gasmenge und somit insbesondere Sauerstoff aufzunehmen und zu speichern, und wirken somit als Sauerstoffreservoir beim Betrieb des Sensors. Die Realisierung der Porositätsbereiche 33 und 34 erfolgt beispielsweise daduch, daß an dieser Stelle eine poröse Schicht aus Al₂O₃ oder aus ZrO₂ aufgedruckt oder ein poröser Bereich der Festelektrolytfolien 17, 23 erzeugt wird.
Weitere Einzelheiten zu der Realisierung der Porositätsbereiche 33 und 34, die beispielsweise über eine lokale Veränderung des Anteils an organischem Binder in den Festelektrolytfolien beim Drucken in diesen Bereichen erzeugt werden können, sind dem Fachmann bekannt.
An dieser Stelle sei weiter betont, daß die Ausführungsbeispiele gemäß 3 und 4 auch kombiniert werden können, so daß der Hohlraum 31 und die Porositätsbereiche 33 und 34 mit den Elektrodenzuleitungen 22 und 19 in Verbindung stehen. Weiterhin ist es offensichtlich, daß die Porositätsbereiche 33 und 34 sowohl unterhalb als auch oberhalb der Elektrodenzuleitungen 22 und 19 angebracht werden können. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen außerdem vor, daß lediglich der zweite Porositätsbereich 34 realisiert ist und zumindest im heißen Bereich 2 mit der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 in Verbindung steht, daß der Hohlraum 31 nur mit der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 in Verbindung steht, indem der Hohlraum 31 oberhalb der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 angeordnet ist oder ein Bereich der zweiten Festelelektrolytfolie 23 ist, oder daß der Hohlraum 31 nur mit der Meßelektrodenzuleitung 19 in Verbindung steht, indem er unterhalb der Meßelektrodenzuleitung 19 angeordnet ist.
Weitere mögliche Kombinationen, Anordnungen und Variationen insbesondere hinsichtlich Dimensionierung und Anzahl des als Sauerstoffreservoir dienenden Hohlraumes 31 bzw. des oder der Porositätsbereiche 33 und 34 sind offensichtlich. Es hat sich jedoch als besonders günstig herausgestellt, wenn zumindest die Meßelektrodenzuleitung 19 mit einem Sauerstoffreservoir in Verbindung steht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht außerdem vor, daß sich das Sauerstoffreservoir gemäß einem der vorangehenden Ausführungsbeispiele (Realisierung als Hohlraum oder Porositätsbereich) von dem heißen Bereich 2 auch bis in den kalten Bereich 3 hinein erstreckt. Dazu kann das Sauerstoffreservoir beispielsweise als längerer Hohlraum oder ausgedehnterer Porositätsbereich ausgeführt sein.
Neben einer Verbindung mindestens einer der Elektrodenzuleitungen 19 oder 22 mit einem Sauerstoffreservoir in der erläuterten Weise kann die Erfindung auch derart realisiert werden, daß das Sauerstoffreservoir bereichsweise lediglich mit der Außenpumpelektrodenzuleitung 24 in Verbindung steht. Dieses Ausführungsbeispiel sieht dazu vor, daß als Sauerstoffreservoir ein dritter Porositätsbereich vorgesehen ist, der analog den vorangegangenen Ausführungsbeispielen aus mindestens einem porösen Material wie Al₂O3 oder ZrO₂ besteht und der zumindest bereichsweise als poröse Schicht realisiert ist. Dieser dritte Porositätsbereich kann sich insbesondere oberhalb oder unterhalb der Außenpumpelektrodenzuleitung 25 befinden. Weiterhin kann er als Teil oder Bereich der zweiten Festelektrolytfolie 23 oder als Teil oder Bereich der Außenpumpelektrodenzuleitungsabdeckung 27 in für den Fachmann sofort verständlicher Abwandlung des bekannten Aufbaus gemäß 1 und ansonsten analoger Vorgehensweise zu den vorherigen Ausführungsbeispielen realisiert sein. Eine besonders einfache und günstige Realisierung dieses Ausführungsbeispiels ergibt sich dann, wenn die Außenpumpelektrodenzuleitungsabdeckung 27 oberhalb der Außenpumpelektrodenzuleitung 24 bereichsweise entfernt oder beim Herstellungsprozeß an bereichsweise nicht ausgeführt wird, so daß die Außenpumpelektrodenzuleitung 24 in diesen Bereichen direkten Kontakt mit einem sauerstoffhaltigen Gas wie insbesondere der umgebenden Luft ausgesetzt ist. In diesem Fall ist dann die direkt Umgebungsluft das Sauerstoffreservoir für die Außenelektrodenzuleitung 25.
Im übrigen sind vielfältige Kombination der vorangegangenen Ausführungsbeispiele ausführbar. So kann beispielsweise auch ein Sauerstoffreservoir in Form eines dritten Porositätsbereiches vorgesehen sein, das mit der Außenpumpelektrodenzuleitung 24 in Verbindung steht und gleichzeitig ein Sauerstoffreservoir in Form eines Hohlraumes 31 ausgeführt sein, das mit der Innenpumpelektrodenzuleitung 22 und der Meßelektrodenzuleitung 19 in Verbindung steht.

1: planares Sensorelement
2: heißer Bereich
3: kalter Bereich
10: Anschlußkontakte
11: Heizerfolie
12: Isolationsschicht
13: Heizer
14: Isolationsschicht
15: Referenzluftkanalfolie
16: Referenzelekvode
17: erste Festelekvolytfolie
18: Meßelektrode
19: Meßelekvodenzuleitung
20: Diffusionsbarriere
21: Innenpumpelektrode
22: Innenpumpelektrodenzuleitung
23: zweite Festelektrolytfolie
24: Außenpumpelektrode
25: Außenpumpelektrodenzuleitung
26: Außenpumpelektrodenabdeckung
27: Außenpumpelektrodenzuleitungsabdeckung
28: Zwischenschicht
29: Meßbereich
30: Füllschicht
31: Hohlraum
32: Trennbarriere
33: erster Porositätsbereich
34: zweiter Porositätsbereich

Claims

Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einer Innenpumpelektrode (21) und einer Innenpumpelektrodenzuleitung (22), die mit der Innenpumpelektrode (21) verbunden ist, sowie mit einer Meßelektrode (18) und einer Meßelektrodenzuleitung (19), die mit der Meßelektrode (18) verbunden ist, mit mindestens einem Sauerstoffreservoir, wobei die Meßelektrodenzuleitung (19) und die Innenpumpelektrodenzuleitung (22) zumindest im heißen Bereich (2) des Sensors voneinander beabstandet sind, und wobei die Meßelektrode (18) und die Innenpumpelektrode (21) mit einem Meßbereich (29) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektrodenzuleitungen (19, 22) zumindest im heißen Bereich (2) mit dem Sauerstoffreservoir in Verbindung steht, und daß das Sauerstoffreservoir von dem Meßbereich (29) zumindest weitgehend gasdicht getrennt ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir ein Hohlraum (31) ist.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir mit der Meßelektrodenzuleitung (19) und der Innenpumpelektrodenzuleitung (22) in Verbindung steht.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zur gasdichten Trennung eine Trennbarriere (32) vorgesehen ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir aus mindestens einem porösen Material besteht und insbesondere mindestens eine zumindest bereichsweise poröse Schicht ist.
Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein bereichsweise mit der Meßelektrodenzuleitung (19) in Verbindung stehender erster Porositätsbereich (33) und/oder ein bereichsweise mit der Innenpumpelektrodenzuleitung (22) in Verbindung stehender zweiter Porositätsbereich (34) ist.
Sensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß daß poröse Material oder mindestens ein Porositätsbereich ein Bereich einer Festelektrolytfolie (23, 17) ist.
Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material zumindest weitgehend poröses ZrO₂ oder Al₂O₃ ist.
Sensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir sich in den kalten Bereich (3) des Sensors ausdehnt.
Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einer Innenpumpelektrode (21) und einer Innenpumpelektrodenzuleitung (22), die mit der Innenpumpelektrode (21) verbunden ist, mit einer Außenpumpelektrode (24) und einer Außenpumpelektrodenzuleitung (25), die mit der Außenpumpelektrode (24) verbinden ist, wobei die Innenpumpelektrode (21) und die Außenpumpelektrode (24) über eine Festelektrolytfolie (23) voneinander beabstandet sind, und mit einem Sauerstoffreservoir, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenpumpelektrodenzuleitung (25) zumindest bereichsweise mit dem Sauerstoffreservoir in Verbindung steht.
Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir ein Hohlraum (31) ist.
Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir aus mindestens einem porösen Material besteht und insbesondere eine zumindest bereichsweise poröse Schicht ist.
Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein bereichsweise mit der Außenpumpelektrode (24) in Verbindung stehender dritter Porositätsbereich ist.
Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material zumindest weitgehend poröses ZrO₂ oder Al₂O₃ ist.
Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffreservoir sich in den kalten Bereich (3) des Sensors ausdehnt.
Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenpumpelektrodenzuleitung (25) zumindest bereichsweise direkt einem sauerstoffhaltigen Gas, insbesondere Luft, ausgesetzt ist.
Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einer Innenpumpelektrode (21) und einer Innenpumpelektrodenzuleitung (22), die mit der Innenpumpelektrode (21) verbunden ist, mit einer Meßelektrode (18) und einer Meßelektrodenzuleitung (19), die mit der Meßelektrode (18) verbinden ist, und mit einer Außenpumpelektrode (24) und einer Außenpumpelektrodenzuleitung (25), die mit der Außenpumpelektrode (24) verbunden ist, wobei die Meßelektrodenzuleitung (19) und die Innenpumpelektrodenzuleitung (22) zumindest im heißen Bereich (2) des Sensors voneinander beabstandet sind, wobei die Innenpumpelektrode (21) und die Meßelektrode (18) mit einem Meßbereich (29) in Verbindung stehen, und wobei die Außenpumpelektrodenzuleitung (25) und die Innenpumpelektrodenzuleitung (22) über eine Festelektrolytfolie (23) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektrodenzuleitungen (19, 22) zumindest im heißen Bereich (2) mit mindestens einem ersten Sauerstoffreservoir in Verbindung steht, wobei das erste Sauerstoffreservoir von dem Meßbereich (29) zumindest weitgehend gasdicht getrennt ist, und daß die Außenpumpelektrodenzuleitung (25) zumindest bereichsweise mit einem zweiten Sauerstoffreservoir in Verbindung steht.