DE2539001A1 - METHOD OF APPLYING ELECTRODES TO CERAMIC ELECTROCHEMICAL GAS ANALYZERS - Google Patents

METHOD OF APPLYING ELECTRODES TO CERAMIC ELECTROCHEMICAL GAS ANALYZERS

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DE2539001A1
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John William Hoffman
Graeme John Robson
John Frederick Wilson
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Broken Hill Pty Co Ltd
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4075Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts

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Description

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THE BROKEN HILL PROPRIETARY COMPANY LIMITED 140 William Street, Melbourne, Victoria, AustraliaTHE BROKEN HILL PROPRIETARY COMPANY LIMITED 140 William Street, Melbourne, Victoria, Australia

Verfahren zum Aufbringen von Elektroden auf keramische elektrochemische GasanalysatorenMethod for applying electrodes to ceramic electrochemical gas analyzers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Elektroden aus einem geeigneten Edelmetall wie Platin, Palladium, Gold oder Silber auf einen festen keramischen Elektrolytkörper, der beispielsweise aus Zirkonoxid besteht, zur Herstellung bzw. Ausbesserung von Sensoren, die bei der Analyse von Gasen, wie beispielsweise von Sauerstoff, verwendet werden können. Ferner betrifft die Erfindung einen Sensor, der nach diesem Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for applying electrodes from a suitable noble metal such as platinum, palladium, gold or silver on a solid ceramic electrolyte body, for example made of Zirconium oxide is used to manufacture or repair sensors that are used in the analysis of gases such as oxygen can be. The invention also relates to a sensor which is produced according to this method.

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Gassensoren vom vorbeschriebenen Typ werden im breiten Umfang bei der Messung des Sauerstoffgehaltes in Gasen,beispielsweise zur Überwachung des Wirkungsgrades von Verbrennungsprozessen oder für die Geeignetheit eines Gases bei der Verwendung für andere Zwecke als für eine inerte Gasatmosphäre,verwenaet. Sin Hauptanwendungsgebiet liegt bei der Eisen- und Stahlindustrie, wobei jedoch die in Rede stehenden Sensoren auch auf anderen technischen Gebieten, wie beispielsweise bei Backsteinöfen, bei Müllverbrennungsofen, Automobilauspuffen und dergleichen,verwendet werden.Gas sensors of the type described above are widely used in the Measurement of the oxygen content in gases, for example to monitor the efficiency of combustion processes or for suitability of a gas when used for purposes other than an inert gas atmosphere. Its main area of application is iron and steel industry, although the sensors in question are also used in other technical areas, such as brick ovens Incinerator, automobile exhaust and the like are used will.

Platinelektroden für elektrochemische Sauer stoff gasanalysator en mit stabilisiertem Zirkonoxid-Elektrolyten werden bekanntlich durch Auftragen einer Platinpaste hergestellt. Die Platinpaste enthält eine Suspension aus feinverteiltem Platin in einem organischen Bindemittel. Die Platinpaste wird auf den Zirkonoxid-Elektrolyten aufgetragen, an Luft getrocknet und dann in einer oxidierenden Atmosphäre bei etwa 1.000°C gebrannt, wodurch man eine gesinterte poröse Platinelektrode erhält. Beim Gebrauch neigen diese Elektroden zum Abspringen bzw. Abbröckeln des Zirkonoxid-Substrates. Die Gründe hierfür sind die folgenden:Platinum electrodes for electrochemical oxygen gas analyzers with stabilized As is known, zirconium oxide electrolytes are produced by applying a platinum paste. The platinum paste contains a suspension of finely divided Platinum in an organic binder. The platinum paste is applied to the zirconium oxide electrolyte, air dried and then in fired in an oxidizing atmosphere at about 1,000 ° C, whereby one a sintered porous platinum electrode is obtained. When used, these electrodes tend to peel off or crumble off the zirconium oxide substrate. The reasons for this are as follows:

1. Reduzierende Gase bewirken eine Rekristallisation des Platins mit nachfolgendem Brüchigwerden.1. Reducing gases cause the platinum to recrystallize subsequent brittleness.

2. Phasenänderungen, wie beispielsweise kochendes Wasser, in poröser Struktur.2. Phase changes, such as boiling water, in porous Structure.

3. Verbrennung von unverbrannten reduzierenden Gasen mit Sauerstoffüberschuss in poröser Struktur.3. Combustion of unburned reducing gases with excess oxygen in a porous structure.

4. Reaktion von feinen Staubpartikeln aus Flugasche, Schlacke und dgl. mit Zirkonoxid nach Einbringen in das poröse Platin, woraus ein Bruch der Zirkonoxid zur Platin-Bindung resultiert.4. Reaction of fine dust particles from fly ash, slag and the like. with zirconium oxide after it has been introduced into the porous platinum, which results in the zirconium oxide breaking to form the platinum bond.

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5. Ein Abdampfen von Platin, wenn die Umgebungstemperatur 1.000 C tibersteigt.5. An evaporation of platinum when the ambient temperature is 1,000 C exceeds.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrochemischen Gassensor und ein Verfahren zur Herstellung dieses Sensors, insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen der Elektroden auf ein festes Elektrolyt-Substrat zu zeigen.The object of the invention is therefore to provide an electrochemical gas sensor and a method for producing this sensor, in particular a method for applying the electrodes to a solid electrolyte substrate to show.

Die Erfindung sieht zur Lösung dieser Aufgabe einen elektrochemischen Gassensor vor, bestehend aus einem festen Elektrolytsubstrat einer dünnen im wesentlichen zusammenhängenden Schicht eines Elektrodenmetalls, das mit dem Substrat verbunden ist und einem realtiv dickeren elektrisch leitfähigem Metall, das mit der dünnen Metallschicht verbunden ist.The invention provides an electrochemical one to solve this problem Gas sensor before, consisting of a solid electrolyte substrate a thin substantially continuous layer of an electrode metal which is connected to the substrate and a relatively thicker electrically conductive metal, which is connected to the thin metal layer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das relativ dickere Metall eine Schicht eines porösen ElektrodenmetaU.es, das mit der dünnen Metallschicht verbunden ist.In a preferred embodiment of the invention, this contains relative thicker metal a layer of a porous electrode metal, which with the thin metal layer is connected.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß das relativ dickere Metall einen dünnen elektrisch leitenden Metalldraht aufweist, der mit der dünnen Metallschicht verbunden ist bzw. an der dünnen Metallschicht haftet.Another preferred embodiment provides that the relative thicker metal has a thin electrically conductive metal wire, which is connected to the thin metal layer or on the thin Metal layer adheres.

Bevorzugt wird ein Elektrolyt aus Zirkonoxid,und als Elektrodenmetall wird blankes Platin bevorzugt verwendet. Wenn eine poröse Elektrode erwünscht ist, besteht die Elektrode aus gebrannter Platinpaste. Wenn ein Draht als Elektrode verwendet wird, besteht dieser Draht ebenfalls bevorzugt aus Platin.An electrolyte made of zirconium oxide is preferred as the electrode metal bare platinum is preferred. If a porous electrode is desired, the electrode is made of calcined platinum paste. if If a wire is used as the electrode, this wire is also preferably made of platinum.

Das blanke Platin kann beispielsweise etwa 0,08 Um bis 1,5 μπα dick sein und weist eine bevorzugte Dicke von etwa 1 μ m auf. Die poröse Elektrode kann bevorzugt etwa 5 μηι bis etwa 500 μΐη dick sein, obgleich dickere Elektroden in äußerst heißen Umgebungen (etwa 1.3000C),The bare platinum can, for example, be approximately 0.08 μm to 1.5 μm thick and has a preferred thickness of approximately 1 μm. The porous electrode can be preferably from about 5 to about 500 μηι μΐη be thick, although thicker electrodes in extremely hot environments (about 1300 0 C),

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bei denen ein übermäßiger Platinverlust auftritt, verwendet werden können. Der Platindraht kann einen Durchmesser von etwa 0,05 mm bis 0,125 mm aufweisen.where there is an excessive loss of platinum can. The platinum wire can have a diameter of about 0.05 mm to 0.125 mm.

Die untere Grenze der Dicke der dünnen Schicht ist ziemlich willkürlich und wird bestimmt durch die Notwendigkeit einer durchgehenden Schicht, wozu eine gute elektrische Leitfähigkeit als Anzeigeparameter dienen kann» während die obere Grenze durch die Notwendigkeit eines guten mechanischen Anhaftens am Elektrolyten bestimmt wird.The lower limit of the thickness of the thin layer is quite arbitrary and is determined by the need for a continuous layer, for which a good electrical conductivity can serve as a display parameter »while the upper limit is due to the need for a good one mechanical adhesion to the electrolyte is determined.

lh der Praxis kann der Sensor in bevorzugter Weise eine Zirkonoxid-Röhre aufweisen, die ein geschlossenes Ende besitzt. Die Elektrode kann nach einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen gebildet sein und befind et sich wenigstens auf der Außenseite der Röhre. Natürlich kann die Erfindung auch für Sensoren mit anderer geometrischer Ausgestaltung zur Anwendung kommen.In practice, the sensor can preferably be a zirconium oxide tube have which has a closed end. The electrode can be formed according to one of the embodiments described above and is located at least on the outside of the tube. Of course, the invention can also be used for sensors with a different geometric configuration come into use.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren vor, bei dem eine Elektrode auf ein festes Elektrolyt-Substrat bzw. auf eine feste Elektrolyt-Unterlage aufgebracht wird. Hierbei wird ein im wesentlichen zusammenhängender dünner Überzug eines Elektrodenmetalles aufgebracht, getrocknet,und der Überzug wird anschließend gebrannt, damit der Überzug auf dem Substrat haftet bzw. sich mit dem Substrat verbindet. Mit dem dünnen Überzug wird im Vergleich zum Überzug ein dickeres elektrisch leitfähiges Metall verbunden.The invention also provides a method in which an electrode on a solid electrolyte substrate or on a solid electrolyte base is applied. Here, an essentially coherent thin coating of an electrode metal is applied, dried, and the coating is then baked so that the coating adheres or bonds to the substrate. With the thin one A thicker electrically conductive metal is bonded to the coating as compared to the coating.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des dickeren Metalles wird eine Schicht einer Elektrodenmetallpaste verwendet und auf den gebrannten dünnen Überzug aufgebracht. Die Metallpastenschicht wird gebrannt, so daß sie eine poröse Elektrodenschicht bildet, die mit dem dünnen Überzug verbunden ist.In a preferred embodiment of the thicker metal, a Layer of electrode metal paste used and applied to the fired thin coating. The metal paste layer is fired so that it forms a porous electrode layer with the thin coating connected is.

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Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß das dickere Metall als dünner Metalldraht ausgebildet ist und mit dem dünnen Überzug verbunden wird, indem ein weiterer dünner Überzug eines ähnlichen oder gleichen Elektrodenmetalles über den Draht aufgebracht wird.Another embodiment is that the thicker metal than thin metal wire is formed and is connected to the thin coating by another thin coating of a similar or the same Electrode metal is applied over the wire.

Die dünne Schicht besteht bevorzugt aus blankem Platin, das im vorstehend genannten dicken Bereich aufgebracht wird. Die Brenntemperatur kann von 65O0C bis 800°C gewählt werden, wobei das Brennen in einer stark oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise von Luft oder Sauerstoff, durchgeführt wird. Der Erennschritt enthält ein Aufheizen der Schicht von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur im vorstehend genannten Bereich, während einer Zeit von etwa zwei bis drei Stunden, gefolgt von einem Glühen bei der Glüh- bzw. Ausbrenntemperatur während nicht weniger als etwa 20 Minuten.The thin layer is preferably made of bare platinum, which is applied in the aforementioned thick area. The firing temperature can be selected from 65O 0 C to 800 ° C, the firing being for instance of air or oxygen, carried out in a highly oxidizing atmosphere. The annealing step includes heating the layer from room temperature to a temperature in the aforesaid range for a time of about two to three hours, followed by annealing at the annealing temperature for not less than about 20 minutes.

Als dickere poröse Schicht wird bevorzugt eine Platinpaste mit einer Dicke von 5 μπα bis 500 μια gewählt. Eine bevorzugte Schichtdicke ist 100 μΐη, die bei niedrigeren Temperaturen < 1.000 C zur Anwendung kommt. Eine Schichtdicke von 500 μΐη kommt für hohe Temperaturen zur Anwendung. Das Glühen bzw. Brennen der Pastenschicht enthält ein Erhitzen bis auf etwa 800 bis 1.0000C während einer Zeitdauer von etwa 3 bzw. 4 Stunden, gefolgt von einem Glühen während nicht weniger als 20 Minuten bei der Einbrenn- bzw. Glühtemperatur.A platinum paste with a thickness of 5 μπα to 500 μια is preferably selected as the thicker porous layer. A preferred layer thickness is 100 μm, which is used at lower temperatures <1,000 C. A layer thickness of 500 μm is used for high temperatures. The annealing and firing the paste layer contains a heating up to about 800 to 1,000 0 C for a period of about 3 or 4 hours followed by annealing for not less than 20 minutes at the baking and annealing temperature.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben, das erfolgreich überprüft worden ist:A preferred embodiment of the method is described below, that has been successfully verified:

1. Durch Bestreichen wird eine Zwischenschicht aus einer organometallischen Platinverbindung (blankes bzw. helles Platin "bright platinum") auf das Zirkonoxid aufgebracht. Die Schicht wird an der Luft getrocknet und in einem Sauerstoff strom oder Luftstrom bei 7000C 20 Minuten lang geglüht bzw. gebrannt. Die Temperatur wird langsam während drei Stunden erhöht, um Blasenbildung zu vermeiden. Es wurde gefunden,1. An intermediate layer of an organometallic platinum compound (bare or light platinum "bright platinum") is applied to the zirconium oxide by painting. The layer is dried in the air and annealed or fired in a stream of oxygen or air at 700 ° C. for 20 minutes. The temperature is increased slowly over three hours to avoid the formation of bubbles. It was found,

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daß sich eine durchgehende Schicht ergab, die stark anhaftete. Um mit Sicherheit eine durchgehende Schicht zu gewährleisten, kann, falls erforderlich, eine zweite Beschichtung durchgeführt werden.that a continuous layer resulted, which was strongly adhered. In order to ensure a continuous layer with certainty, if necessary, a second coating can be carried out.

2. Auf die blanke bzw. helle Platinschicht wird beispielsweise durch Auf streichen oder durch Tauchen eine Schicht aus Platinpaste aufgebracht, welche an Luft getrocknet wird und während vier Stunden langsam auf 8500C bei oxidierenden Bedingungen gebracht wird. Bei dieser Temperatur wird die Schicht etwa eine Stunde lang gehalten. Die endgültige Elektrodendicke betrug etwa 100 μΐη. Die Schichtdicke solte jedoch etwa 500 μΐη nicht übersteigen, da die Gefahr besteht, daß sich eine dickere Schicht abblättert. Die Vorschicht aus blankem bzw. hellem Platin wirkt als starkes Haftmittel am Substrat, mit welchem die Platinpastenschicht verbunden wird. Die obere Schicht aus der Platinpaste gewährleistet den Hauptanteil an elektrischer Leitfähigkeit der Elektrodenkombination, während die blanke bzw. helle Platinschicht den Zellenwiderstand verbessert, so daß die Verwendung einer verbilligten Anzeigeeinrichtung mit niedrigem Widerstand ermöglicht wird.2. On the bright or bright platinum layer is, for example, by stress or on a layer of platinum paste by dipping, which is dried in air, and is brought slowly for four hours at 850 0 C under oxidizing conditions. The layer is held at this temperature for about an hour. The final electrode thickness was about 100 μm. However, the layer thickness should not exceed about 500 μm, since there is a risk that a thick layer will peel off. The pre-layer of bare or light platinum acts as a strong adhesive on the substrate to which the platinum paste layer is bonded. The upper layer of the platinum paste ensures the majority of the electrical conductivity of the electrode combination, while the bare or bright platinum layer improves the cell resistance, so that the use of a cheaper display device with low resistance is made possible.

Da die blanke bzw. helle Platinschicht durchgehend ist, schützt sie das Zirkonoxid vor Staubreaktionen, ist jedoch dünn genug, so daß das Eindringen von Sauerstoff oder reduzierenden Gasen nicht unterbunden wird, während gleichzeitig eine starke Haftung am Substrat vorgesehen wird.Since the bare or light platinum layer is continuous, it protects that Zirconium oxide against dust reactions, but is thin enough so that the penetration of oxygen or reducing gases is not prevented, while at the same time providing strong adhesion to the substrate.

Ih bevorzugter Weise wird die Elektrode so hergestellt, daß auf beide Seite des Elektrolyten eine Elektrode aufgebracht wird. Die eine Elektrode dient als Bezugselektrode: und die andere dient als variable Elektrode.Preferably, the electrode is made so that on both Side of the electrolyte an electrode is applied. One electrode serves as a reference electrode: and the other serves as a variable electrode.

Wenn das Bezugsgas Luft ist, kann die Bezugselektrode eine poröse standardisierte Platinelektrode bzw. poröse Platinnormalelektrode ohne die blanke bzw. helle Platingrundschicht sein. Falls Zirkonoxid-Röhren mit geschlossenem Ende zur Anwendung kommen, besitzen diese einen Außendurch-If the reference gas is air, the reference electrode can be a porous standardized one Be a platinum electrode or porous platinum standard electrode without the bare or light platinum base layer. If zirconium oxide tubes with closed At the end of the application, they have an outer diameter

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messer von etwa 10 mm und einen Innendurchmesser von etwa 8 mm. Auf diese Röhre sind Elektroden gemäß vorstehender Beschreibung aufgebracht. Es wurde gefunden, daß derartige Elektroden Zellwiderstände von 25-50 Q, Glßichgewichtsausgangsspannungen von 48,0 bis 61,0 mV bei 7000C für ein Eichgas und Ansprechzeiten von 15 bis 180 see. aufwiesen, um eine höhere als 94 %ige Ausgleichsausgangsspannung zu erreichen. Es wurde gefunden, daß die Parameter der Zellen in ausreichendem Maße gerecht wurden.knife of about 10 mm and an inner diameter of about 8 mm. Electrodes as described above are applied to this tube. It has been found that such electrodes lake cell resistors 25-50 Q, Glßichgewichtsausgangsspannungen 48.0 to 61.0 mV at 700 0 C for a calibration gas, and response 15-180. to achieve a balance output voltage greater than 94%. It was found that the parameters were sufficiently fair to the cells.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die poröse Platinschicht ersetzt durch mehrere Reihen bzw. Schichten eines dünnen Metalldrahtes, der die dünne Überzugsschicht des Elektrodenmetalles bedeckt. Der Draht ist bevorzugt mit dem Basisüberzug durch einen weiteren Überzug eines Elektrodenmetalls verbunden und dient zur Weiterleitung des Spannungssignales, das auf der Elektrodenschicht entstanden ist,an ein geeignetes Meßinstrument. In jedem Fall wird der Elektrodenmetallüberzug in Anlehnung an die Bedingungen aufgebracht, welche bei der ersten Ausführungsform festgelegt worden sind.In a preferred embodiment, the porous platinum layer is replaced by several rows or layers of thin metal wire, which covers the thin coating layer of the electrode metal. The wire is preferably covered with the base coating by a further coating of an electrode metal and is used to forward the voltage signal that has arisen on the electrode layer to a suitable measuring instrument. In each case, the electrode metal coating is applied based on the conditions that were used in the first Embodiment have been determined.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Grundmetall bzw. Basismetall und für den weiteren Überzug Platin verwendet, das in der Weise, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, aufgebracht wird. Auch die dort verwendeten Dicken kommen zur Anwendung. Der Drahtdurchmesser kann in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,125 mm liegen.In a preferred embodiment, the base metal or base metal is used and platinum is used for the further coating, which is applied in the manner described in the first embodiment. The thicknesses used there are also used. The wire diameter can be in a range from 0.05 mm to 0.125 mm.

Bei einem Beispiel wurde ein Draht mit 0,125 ram verwendet und auf ein Zirkonoxid-Röhrchen mit geschlossenem Ende aufgewickelt. Dieses Röhrchen hatte einen Außendurchmesser von etwa 10 mm und einen Innendurchmesser von etwa 8 mm. Es wurden pro Millimeter 5 Windungen über eine Länge von etwa 1 cm hin aufgebracht. Diese Ausführungsform erwies sich wirkungsvoll im Hinblick auf die Verringerung von Gasstellen, d. h. die Ausgangsspannung der Zelle liegt im Bereich von 750 bis 1.300 mVIn one example, 0.125 ram wire was used and wound onto a closed-ended zirconia tube. This tube had an outside diameter of about 10 mm and an inside diameter of about 8 mm. 5 turns per millimeter were applied over a length of about 1 cm. This embodiment has been found to be effective in reducing gas spots, that is, the output voltage of the cell is in the range of 750 to 1,300 mV

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für eine ZeUesi^mperatur im Bereich vom 6000C bis i.lOO°C. Außerdem hat die so aufgebaute Zelle eine äußerst kurze Ansprechzeit von etwa lediglich einer Sekunde um 1.300 mV ausgehend von 0 mV. zu erreichen. Die Ansprechzeit dieses Ausführungsbeispieles ist bedeutend schneller als die des ersten Ausführungsbeispieles. Dies beruht auf dem bedeutend geringeren Oberflächenbereicii der hellen bzw. blanken Platinelektrodenschicht und der glatten Beschaffenheit der Oberfläche, die dem zu prüfenden Gas ausgesetzt ist.for a ZeUesi ^ mperatur in the range from 600 0 C to 100 ° C. In addition, the cell constructed in this way has an extremely short response time of around just one second around 1,300 mV starting from 0 mV. to reach. The response time of this embodiment is significantly faster than that of the first embodiment. This is due to the significantly smaller surface area of the bright or bare platinum electrode layer and the smooth nature of the surface that is exposed to the gas to be tested.

Da der dünne Draht bei dieser Ausführungsform verwendet wird, um das Spannungssignal weiterzuleiten, braucht das E lektrodenmetall lediglich auf den Bereich der Röhre bzw. eines anderen feuerbeständigen Körpers aufgebracht sein, der der maximalen Temperatur des zu prüfenden Gases ausgesetzt ist. Da die Spitze der Röhre der maximalen Temperatur ausgesetzt ist, ist die Elektrode und der Draht auf einem kurzen Bereich nahe der Spitze aufgebracht. Die Länge, über welche der Draht gewickelt sein sollte, hängt vom Durchmesser des Drahtes ab, kann jedoch zwischen etwa 3 und 10 mm variiert werden.Since the thin wire is used in this embodiment to make the The electrode metal only needs to pass on the voltage signal to the area of the tube or another fire-resistant body be applied, which is exposed to the maximum temperature of the gas to be tested. Because the tip of the tube is exposed to the maximum temperature the electrode and wire is applied to a short area near the tip. The length over which the wire will be wrapped should depend on the diameter of the wire, but can be varied between about 3 and 10 mm.

Der festgelegte Bereich für den geeigneten Drahtdurchmesser ist ziemlich beliebig festlegbar. Die untere Grenze wird bestimmt durch die in der Praxis auftretenden Behandlungscharakteristiken des Drahtes, während die obere Grenze bestimmt ist durch den Wunsch, den Drahtdurchmesser so gering als möglich zu halten. Die genannte obere Grenze ist ausgewählt im Bezug auf das Bestreben, so viel als möglich Kontaktpunkte mit der Platinelektrode zu haben, so daß ein guter Übergang bzw. eine gute Übertragung des Spannungssignales, welches an der Elektrode entwickelt wird, gewährleistet ist. Außerdem spielt es eine Rolle, daß die Abmessungen des ersten Ausführungsbeispiels nicht überschritten werden sollen, so daß das zweite Ausführungsbeispiel austauschbar 'ist? mit dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn natürlich eine größere Zelle gewählt wird, kann ein Drahtdurchmesser über 0,125 mm von Vorteil sein.The specified range for the appropriate wire diameter is pretty freely definable. The lower limit is determined by the practical treatment characteristics of the wire, while the The upper limit is determined by the desire to keep the wire diameter as small as possible. The mentioned upper limit is selected in terms of striving to have as much contact points as possible with the To have a platinum electrode, so that a good transition or a good transmission of the voltage signal which is developed at the electrode, is guaranteed. It also plays a role that the dimensions of the first embodiment should not be exceeded, so that the second embodiment is interchangeable '? with the first embodiment. Of course, if a larger cell is chosen, a wire diameter over 0.125 mm would be an advantage.

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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele wurden in Verbindung mit einem Zirkonoxid-Elektrolyten beschrieben, der eine Platinelektrode aufweist. Natürlich kann die Erfindung auch bei anderen Elektrolyt-Elektrode-Kombinationen zur Anwendung kommen.The preferred embodiments have been made in connection with a Described zirconium oxide electrolyte having a platinum electrode. Of course, the invention can also be used with other electrolyte-electrode combinations come into use.

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Claims (11)

PatentansprücheClaims 1. Elektrochemischer Gassensor, gekennzeichnet durch ein festes Elektrolyt-Substrat bzw. eine feste Elektrolyt-Unterlage, eine dünne im wesentlichen durchgehende E lektroden-Metallschicht, welche mit dem Substrat bzw. der Unterlage verbunden ist und durch ein im Vergleich zur ersten Schicht (Zwischenschicht) dickeren elektrisch leitenden Metall, das mit der dünneren Elektrodenmetallschicht verbunden ist.1. Electrochemical gas sensor, characterized by a solid Electrolyte substrate or a solid electrolyte pad, a thin one substantially continuous electrode metal layer, which is connected to the substrate or the base and by a comparison to the first layer (intermediate layer) thicker electrically conductive metal, which is connected to the thinner electrode metal layer. 2. Elektrochemischer Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dickere elektrisch leitende Metall in Form einer dickeren Schicht als die Zwischenschicht aus einem porösen Elektrodenmetall mit der dünneren Elektrodenmetallschicht (Zwischenschicht) verbunden ist.2. Electrochemical gas sensor according to claim 1, characterized in that that the thicker electrically conductive metal in the form of a thicker layer than the intermediate layer of a porous electrode metal is connected to the thinner electrode metal layer (intermediate layer). 3. Elektrochemischer Gassensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Elektrodenmetallschicht (Zwischenschicht) aus einem Edelmetall besteht und eine Dicke von etwa 0,08 μΐη bis 1,5^m aufweist und daß die poröse Elektrodenmetallschicht ein gleiches oder ähnliches Metall ist mit einer Dicke von 5 μπι bis 500 Um.3. Electrochemical gas sensor according to claim 2, characterized in that that the thin electrode metal layer (intermediate layer) consists of a noble metal and a thickness of about 0.08 μΐη to 1.5 ^ m and that the porous electrode metal layer is an identical or similar metal with a thickness of 5 μm to 500 μm. 4. Elektrochemischer Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dickere elektrisch leitende Metall, welches mit der dünneren Metallschicht (Zwischenschicht) verbunden ist, als dünner elektrisch leitender Metalldraht ausgebildet ist, der mit der dünnen Metallschicht verbunden ist.4. Electrochemical gas sensor according to claim 1, characterized in that that the thicker electrically conductive metal, which is connected to the thinner metal layer (intermediate layer), than thinner electrically conductive metal wire is formed, which is connected to the thin metal layer. 5. Elektrochemischer Gassensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit der dünnen Zwischenschicht durch eine ähnliche oder gleiche Elektrodenmetallschicht verbunden ist, die etwa die Dicke der ersten Schicht bzw. Zwischenschicht aufweist.5. Electrochemical gas sensor according to claim 4, characterized in that that the wire is connected to the thin intermediate layer by a similar or identical electrode metal layer, which is about the thickness of the having first layer or intermediate layer. 7528 609812/0898 7528 609812/0898 ΛΑΛΑ 6. Elektrochemischer Gassensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne E lektrodenmetallschicht (Zwischenschicht) aus einem Edelmetall besteht und eine Dicke von etwa 0,08 μπι bis 1,5 μ m aufweist und daß der Drahtdurchmesser des Drahtes, der aus einem gleichen oder ähnlichen Metall gebildet ist, etwa 0,05 mm bis 0,125 mm aufweist.6. Electrochemical gas sensor according to claim 5, characterized in that that the thin electrode metal layer (intermediate layer) consists of a noble metal and a thickness of about 0.08 μm to 1.5 μm and that the wire diameter of the wire, which is formed from the same or similar metal, is about 0.05 mm to 0.125 mm having. 7. Verfahren zum Aufbringen einer Elektrode auf ein festes Elektrolyt-Substrat bzw. auf eine feste Elektrolyt-Unterlage, insbesondere zur Herstellung eines elektrochemischen Gassensors, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat bzw. auf die Unterlage ein im wesentlichen durchgehender dünner Überzug eines Elektrodenmetalles aufgebracht wird, daß der Überzug getrocknet und gebrannt bzw. geglüht wird, so daß der Überzug sich mit dem Substrat bzw. mit der Unterlage verbindet und daß mit diesem dünnen Überzug ein elektrisch leitfähiges Metall bzw. ein elektrisch leitfähiger Metallkörper verbunden wird, der dicker als der dünne Überzug ist.7. Method of applying an electrode to a solid electrolyte substrate or on a solid electrolyte base, in particular for the production of an electrochemical gas sensor, characterized in that, that a substantially continuous thin coating of an electrode metal is applied to the substrate or on the base, that the Coating is dried and fired or annealed, so that the coating bonds with the substrate or with the base and that with this thin coating an electrically conductive metal or an electrically conductive metal body is connected, which is thicker than the thin coating is. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dickere Metall bzw. der dickere Metallkörper in Form einer Schicht einer Elektrodenmetallpaste auf den geglühten bzw. gebrannten dünnen Überzug aufgebracht wird, daß die Pastenschicht geglüht bzw. gebrannt wird, so daß mit dem dünnen Überzug eine poröse Elektrodenschicht verbunden wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the thicker Metal or the thicker metal body in the form of a layer of an electrode metal paste on the annealed or fired thin coating is applied that the paste layer is annealed or fired, so that a porous electrode layer is connected to the thin coating will. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als dickeres Metall bzw. dickerer Metallkörper ein Metalldraht verwendet wird, der mit dem dünnen Überzug durch Aufbringen eines weiteren dünnen Überzuges aus einem ähnlichen oder gleichen Elektrodenmetall auf den Draht verbunden wird.9. The method according to claim 7, characterized in that the thicker one Metal or thicker metal body a metal wire is used, which with the thin coating by applying a further thin coating from a similar or identical electrode metal connected to the wire will. $09812/0898$ 09812/0898 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Überzug (Zwischenschicht) des Elektrodenmetalls aus einem Edelmetall, insbesondere Platin, gebildet wird und beim Trocknen und Glühen bzw. Brennen der Überzug auf eine Temperatur von etwa 650 8000C in einer stark oxidierenden Atmosphäre von Luft oder Sauerstoff während einer Zeitdauer von etwa 2 oder 3 Stunden erhitzt wird und daß während nicht weniger als etwa 20 Minuten bei dieser Temperatur geglüht wird.10. The method according to any one of claims 7-9, characterized in that the thin coating (intermediate layer) of the electrode metal is formed from a noble metal, in particular platinum, and the coating is heated to a temperature of about 650 800 0 during drying and annealing or firing C is heated in a strongly oxidizing atmosphere of air or oxygen for a period of about 2 or 3 hours and that annealing is carried out at that temperature for not less than about 20 minutes. 11. Verfahren nach Ansprach 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Metallpaste ein Edelmetall, insbesondere Platin, verwendet wird und beim Brennen bzw. Glühen die Schicht auf eine Temperatur von etwa 8000C bis 1.0000C während einer Zeit von 3 bis 4 Stunden erhitzt wird und daß anschließend bei dieser Temperatur während einer Zeit von nicht weniger als etwa 20 Minuten geglüht wird.11. The method according spoke 8 or 10, characterized in that a noble metal, in particular platinum, is used for the metal paste and during firing or annealing the layer to a temperature of about 800 0 C to 1,000 0 C for a time of 3 to Is heated for 4 hours and then calcined at this temperature for a time of not less than about 20 minutes. 60981 2/089860981 2/0898
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