DE3809154C1 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Sensorelement für Grenz­ stromsensoren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei der­ artigen Sensorelementen, die nach dem Diffusionsgrenz­ stromprinzip arbeiten, wird der Diffusionsgrenzstrom bei einer konstanten, an den beiden Elektroden des Sensor­ elementes anliegenden Spannung gemessen. Dieser Strom ist in einem bei Verbrennungsvorgängen entstehenden Abgas von der Sauerstoffkonzentration solange abhängig, wie die Diffu­ sion des Gases zur Pumpelektrode die Geschwindigkeit der ab­ laufenden Reaktion bestimmt. Es ist bekannt, derartige, nach dem polarographischen Meßprinzip arbeitende Sensoren in der Weise aufzubauen, daß sowohl Anode als auch Kathode dem zu messenden Gas ausgesetzt sind, wobei die Kathode eine Diffusionsbarriere aufweist, um ein Arbeiten im Diffusionsgrenzstrombereich zu erzielen.

Die bekannten Grenzstromsensoren dienen in der Regel zur Bestimmung des λ-Wertes von Gasgemischen, der das Verhältnis "Gesamtsauerstoff/zur vollständigen Verbrennung des Kraft­ stoffs benötigten Sauerstoff" des in einem Zylinder verbren­ nenden Luft/Kraftstoffgemisches bezeichnet, wobei die Sen­ soren den Sauerstoffgehalt des Abgases über eine elektro­ chemische Pumpstrommessung ermitteln.

Aufgrund einer vereinfachten und kostengünstigen Herstellungs­ weise hat sich in der Praxis in den letzten Jahren die Her­ stellung von in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik herstell­ baren Sensorelementen durchgesetzt.

In einfacher und rationeller Weise lassen sich planare Sensor­ elemente ausgehend von plättchen- oder folienförmigen sauer­ stoffleitenden Festelektrolyten, z. B. aus stabilisiertem Zirkondioxid, herstellen, die beidseitig mit je einer inneren und äußeren Pumpelektrode mit dazugehörigen Leiterbahnen be­ schichtet werden. Die innere Pumpelektrode befindet sich dabei in vorteilhafter Weise im Randbereich eines Diffusionskanals, durch den das Meßgas zugeführt wird, und der als Gasdiffusions­ widerstand dient.

Aus der DE-PS 28 52 638 ist ein Gassensor aus einem ionen­ leitenden Festelektrolyten mit Cermet-Elektroden bekannt, bei dem die Elektroden aus feinteiligem, elektronenleitenden Material und feinteiligem, vom Festelektrolytmaterial ab­ weichenden Keramikmaterial bestehen, um ein Dichtsintern der Elektroden zu verhindern. Aus der DE-OS 29 13 633 ist weiterhin ein elektrochemischer Meßfühler mit Elektroden aus einer Platin-Rhodium-Legierung, d. h. einem elektronenleiten­ den Material, und einem keramischen Stützmaterial zur Erhöhung der Umsatzfähigkeit bekannt. Derartige, flächenhaft aufge­ baute Cermet-Elektroden haben keine diffusionsspaltstützende Wirkung sowie den Nachteil einer geringeren Elektrodenfläche im Vergleich zu porösen, dreidimensionalen Elektroden.

Aus der DE-OS 35 43 759 sowie den EP-A 01 42 992, 01 88 900 und 01 94 082 sind ferner Sensorelemente und Detektoren bekannt, denen gemein ist, daß sie jeweils eine Pumpzelle und eine Sensor­ zelle aufweisen, die aus plättchen- oder folienförmigen sauer­ stoffleitenden Festelektrolyten und zwei hierauf angeordneten Elektroden bestehen und einen gemeinsamen Diffusionskanal auf­ weisen.

Nachteilig an Sensorelementen nach der Gattung des Hauptanspruchs ist, daß der vordere, dem zugeführten Meßgas zugewandte Teil der inneren Pumpelektrode stärker als der hintere, dem zuge­ führten Meßgas abgewandte Teil der Pumpelektrode beansprucht wird. Dies führt zu einer hohen Elektrodenpolarisation, die eine hohe Pumpspannung erfordert. Letztere wiederum birgt die Gefahr einer Elektrolytzersetzung im Bereich der inneren Pump­ elektrode in sich.

In der DE-OS 37 28 618 wird daher vorgeschlagen, in einem Sensor­ element für Grenzstromsensoren zur Bestimmung des λ-Wertes von Gasgemischen mit auf einem O^2--Ionen leitenden plättchen- oder folienförmigen Festelektrolyten angeordneten äußeren und inneren Pumpelektroden, von denen die innere Pumpelektrode auf dem plättchen- oder folienförmigen Festelektrolyten in einem Diffu­ sionskanal für das Meßgas angeordnet ist, sowie mit Leiterbahnen für die Pumpelektroden, in dem Diffusionskanal auf der der inneren Pumpelektrode gegenüberliegenden Seite mindestens eine zweite innere Pumpelektrode anzuordnen, die mit der ersten inneren Pumpelektrode kurzgeschlossen ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Sensorelement mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die besondere Ausgestaltung der inneren Pumpelektrode infolge ihrer größeren Elektrodenfläche ihre Belastbarkeit erhöht und die Lebensdauer des Sensorelementes verbessert wird. Ein wei­ terer Vorteil ergibt sich daraus, daß die innere Pumpelektrode bei der Herstellung des Sensorelementes in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik beim Laminieren und Pressen eine Stützfunktion übernimmt.

Das erfindungsgemäße Sensorelement läßt sich anstelle bekannter Sensorelemente planarer Struktur in Grenzstromsensoren üblicher Bauart verwenden. In Frage kommen dabei Breitbandsensoren (λ ≷ 1) und Magersensoren (λ < 1). Das erfindungsgemäße Sensor­ element kann somit allein als Pumpzelle gegebenenfalls mit einem Heizelement, ausgebildet sein, z. B. als Magersensor für Dieselmotoren, und als solches in ein übliches Sensorgehäuse, z. B. des aus den DE-OS 32 06 903 und 35 37 051 bekannten Typs eingebaut und zur Messung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in einem mageren Abgas verwendet werden. Das erfindungsgemäße Sensorelement kann jedoch auch außer der Pumpzelle zusätzlich noch eine Sensorzelle (Nernstzelle) aufweisen, die mit einem zusätzlichen Luftreferenzkanal versehen ist und deren eine Elektrode im Bereich der Pumpelektrode im Diffusionskanal der Pumpzelle angeordnet ist und deren andere Elektrode sich im Luftreferenzkanal befindet und zur Messung des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses in einem mageren oder fetten Abgas verwendet werden.

Zeichnung

In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen erfindungs­ gemäßer Sensorelemente dargestellt.

Fig. 1 ist eine schematische, stark vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch ein in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik herstellbares Sensorelement nach der Erfindung. Es besteht im wesentlichen aus den Keramikfolien 1 und 2, auf die nach dem Siebdruckverfahren die innere dreidimensionale Pumpelektrode 3 sowie die äußere Pumpelektrode 4 nebst dazugehörigen Leiter­ bahnen 5, 5′ aufgedruckt worden sind und die unter Ausbildung des einen Tunnel bildenden Diffusionskanals 6 mittels eines üblichen interlaminaren Binders zusammenlaminiert sind. In vor­ teilhafter Weise sind die äußere Pumpelektrode 4 und die dazu­ gehörige Leiterbahn 5′ mit einer nicht dargestellten porösen Deckschicht, z. B. aus Mg-Spinell, abgedeckt.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Sensorelement unter­ scheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Sensorelement lediglich dadurch, daß in dem Diffusionskanal 6 eine poröse Füllung 7 vorgesehen ist, die als Diffusionsbarriere für das Meßgas dient.

Fig. 3 ist eine weitere schematische, stark vergrößerte Dar­ stellung eines Schnitts durch eine andere in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik herstellbare, vorteilhafte Ausführungs­ form eines Sensorelementes nach der Erfindung, bei dem die innere dreidimensionale Pumpelektrode 3 sowie die äußere Pump­ elektrode 4 ringförmig um die Meßgaszuführung 8 angeordnet sind. Es besteht im wesentlichen aus vier zusammenlaminierten Fest­ elektrolytfolien 1, 2, 9 und 10 mit der ausgestanzten Meßgas­ zuführung 8, der ringförmigen äußeren Pumpelektrode 4 und der dreidimensionalen, im Diffusionskanal 6 angeordneten inneren Pumpelektrode 3. Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs­ form weist das Sensorelement ferner einen Heizer 11 auf. Die Folien 9 und 10 mit dem Heizer sind jedoch nicht zwingend er­ forderlich. Die ringförmigen Elektroden 3 und 4 sind an Leiter­ bahnen 5 und 5′ angeschlossen, die gegenüber den Festelektro­ lytfolien mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Isolier­ schichten, z. B. Al₂O₃-Schichten, isoliert sind. Die Leiter­ bahnen sind an eine nicht dargestellte Spannungsquelle ange­ schlossen, z. B. eine Batterie mit einer konstanten Arbeits­ spannung im Bereich von 0,5 bis 1,0 Volt. In vorteilhafter Weise sind die äußere Pumpelektrode 4 und die dazugehörige Leiter­ bahn 5′ wiederum mit einer nicht dargestellten porösen Deck­ schicht, z. B. aus Magnesium-Spinell, abgedeckt.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Sensorelemente geeignete sauerstoffionenleitende Festelektrolyte sind insbesondere solche auf Basis von ZrO₂, HfO₂, CeO₂ und ThO₂. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Plättchen und Folien aus mit Yttrium stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) erwiesen.

Die Plättchen und Folien haben dabei vorzugsweise eine Dicke von 0,25 bis 0,3 mm.

Die äußere Pumpelektrode 4 besteht vorzugsweise aus einem Metall der Platingruppe, insbesondere Platin, oder aus Legierungen von Metallen der Platingruppe oder Legierungen von Metallen der Platingruppe mit anderen Metallen. Die Elektrode kann gegebenen­ falls auch ein keramisches Stützgerüstmaterial, wie es auch zur Erzeugung der inneren Pumpelektrode verwendet wird, enthalten. Im Gegensatz zu der hier als "dreidimensional" bezeichneten inneren Pumpelektrode 3 stellt die äußere Pumpelektrode 4 jedoch eher eine mehr flächige zweidimensionale Elektrode, d. h. eine Elektrode üblichen Typs dar, die in der Regel dünner als die innere Pumpelektrode ist und vorzugsweise eine Dicke von 8 bis 15 µm aufweist.

Die innere, dreidimensionale Pumpelektrode 3 besteht vorzugs­ weise aus einer Mischung aus einem Metall der Platingruppe, ins­ besondere Platin, oder aus einer Legierung, wie sie auch zur Erzeugung der äußeren Pumpelektrode verwendet werden kann, und einem Stützgerüstmaterial, wie z. B. mit Y₂O₃ stabilisiertem Zirkondioxid. Gegebenenfalls kann das Metall der Platingruppe ganz oder teilweise durch ein elektronenleitendes Metall bzw. Metalloxid, wie z. B. TiO₂ oder Perovskite, oder durch ein gemischtleitendes (d. h. elektroden- und ionenleitendes) Metall­ oxid, wie z. B. CeO₂ oder andere Oxide der seltenen Erden sowie Mischoxide wie z. B. Uran-Scandium-Oxide, ersetzt werden. Der Volumenanteil an Stützgerüstmaterial liegt zweckmäßig bei 20 bis 60%, vorzugsweise bei 35 bis 45%. Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Porositätsgrad der inneren Pumpelektrode bei 10 bis 40% liegt. Mindestens ein Teil der Poren weist dabei vorzugsweise einen Porendurchmesser von größer als 1 µm auf. Der mittlere Porendurchmesser der inneren Pump­ elektrode liegt dabei vorzugsweise bei 2 bis 10 µm. Das poröse Stützgerüst läßt sich dabei durch Einsatz bekannter Porenbildner­ pulver erzeugen, die der zur Erzeugung der Elektrode verwendeten Mischung aus Metallkomponente und Stützgerüstkomponente sowie anderen üblichen Zusätzen zugesetzt werden und bei der Herstellung des Sensorelementes verbrannt oder verdampft werden. Typische Poren­ bildner, die mit Erfolg eingesetzt werden können, sind z. B. Theobromin und Ruß sowie Carbonate. Die Porengröße des Stütz­ gerüstes läßt sich dabei durch die Teilchengröße des einge­ setzten Porenbildnerpulvers steuern. Die Verwendung von Poren­ bildnern ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Vielmehr ist es beispielsweise auch möglich, ein poröses Stützgerüst durch Verwendung eines Stützgerüstmaterials mit vergleichsweise gerin­ ger Sinteraktivität zu erzeugen. Die zur Erzeugung der Elektroden verwendeten Massen lassen sich nach üblichen bekannten Methoden zubereiten und auf die plättchen- oder folienförmigen Fest­ elektrolyten aufbringen, vorzugsweise aufdrucken.

Die innere dreidimensionale Pumpelektrode 3 liegt der äußeren Pumpelektrode 4 vorzugsweise direkt gegenüber. Sie kann die gleiche, eine kleinere oder größere Fläche des Festelektrolyten bedecken als die äußere Pumpelektrode 4. Die innere Pump­ elektrode 3 kann dementsprechend nur einen vergleichsweise kleinen Teil des Diffusionskanals 6 oder einen vergleichsweise großen Teil des Diffusionskanals 6 ausfüllen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt die innere Pumpelektrode 3 nur einen Teil des Raumes des Diffusionskanals 6 ein und im Diffusionskanal 6 ist vor der inneren Pumpelektrode 3 eine Diffusionsbarriere 7 ange­ ordnet, wie es beispielsweise in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

Eine solche Diffusionsbarriere besteht aus einem porösen Material, d. h. einem Material, das bei der Sintertemperatur des Substrates, z. B. ZrO-Substrates, noch nicht dicht sintert, z. B. aus grob­ körnigem ZrO₂, Mg-Spinell oder Al₂O₃ mit einer Korngröße von beispielsweise etwa 10 µm. Zur Ausbildung einer ausreichenden Porosität können gegebenenfalls Porenbildner zugesetzt werden, z. B. Thermalrußpulver, das beim Sinterprozeß ausbrennt, Theo­ bromin oder Ammoniumcarbonat. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vor der inneren Pumpelektrode 3 ein als Diffusionsbarriere für das Meßgas wirkendes Kanalsystem für eine Mischdiffusion aus Knudsen- und Gasphasendiffusion ange­ ordnet sein. Dieses Kanalsystem kann z. B. aus porös gefüllten Diffusionskanälen für eine Knudsendiffusion und hohlen Kanälen für eine Gasphasendiffusion bestehen. Derartige als Diffusions­ barrieren für das Meßgas wirkende Kanalsysteme werden näher in der DE-OS 37 28 289 beschrieben.

In vorteilhafter Weise kann die Diffusionsbarriere zum Zwecke der Verbesserung der Meßgenauigkeit Platin oder eine Platin­ legierung oder ein anderes katalytisch wirkendes Metall ent­ halten, um eine Gleichgewichtseinstellung des in den Diffusions­ kanal gelangenden Gases zu erreichen. Der Volumenanteil an kata­ lytisch wirkendem Metall oder Metallegierung kann bei 10 bis 90% liegen. Die Diffusionsbarriere kann den gesamten, von der inneren Pumpelektrode 3 freigelassenen Raum des Diffusions­ kanals einnehmen oder nur einen Teil desselben. So kann bei­ spielsweise auch zwischen der inneren Pumpelektrode 3 und der Diffusionsbarriere 7 ein freier Raum verbleiben. Die Diffusions­ barriere 7 läßt sich wie die innere Pumpelektrode 3 in vor­ teilhafter Weise in Dickschichttechnik erzeugen.

Die zu den Pumpelektroden 3 und 4 gehörenden Leiterbahnen 5 und 5′ bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Platin oder einer Platinlegierung. Pumpelektroden und Leiterbahnen können mittels bekannter Verfahren auf den Festelektrolytkörper aufgebracht werden, beispielsweise durch Siebdrucken. Zwischen der die äußere Pumpelektrode mit einer in der Zeichnung nicht darge­ stellten Spannungsquelle verbindenden Leiterbahn und dem Fest­ elektrolytträger befindet sich in der Regel eine Isolations­ schicht, z. B. aus Al₂O₃. Sie kann beispielsweise eine Stärke von etwa 15 µm haben. Vorzugsweise ist die innere Leiterbahn auf ähnliche Weise von Festelektrolytträger isoliert. Die Ver­ einigung der einzelnen, das Sensorelement bildenden Folien oder Plättchen kann mittels eines in der Keramikfolien- und Siebdruck­ technik üblichen Verfahrens erfolgen, bei dem die Folien zu­ sammengeführt und auf Temperaturen von etwa 100°C erhitzt werden. Dabei kann gleichzeitig der Diffusionskanal vorbereitet werden. In vorteilhafter Weise wird dieser in Dickschichttechnik eingebracht, beispielsweise durch eine Theobrominsiebdruckschicht, wobei das Theobromin beim späteren Sinterprozeß verdampft wird. Zur Erzeugung des Diffusionskanals ebenfalls verwendbar sind beispielsweise Thermalrußpulver, die beim Sinterprozeß ausbren­ nen oder Ammoniumcarbonat, das verdampft.

Soll der Diffusionskanal eine poröse Diffusionsbarriere auf­ weisen, so kann beispielsweise anstelle einer Theobrominsieb­ druckschicht eine Schicht aus Theobromin oder einem anderen verdampf- oder verbrennbaren Material und einem Material, das bei der angewandten Sintertemperatur des Festelektrolytsub­ strates noch nicht dicht sintert, z. B. grobkörniges ZrO₂, Magnesiumspinell oder Al₂O₃ mit einer Korngröße von z. B. 10 µm verwendet werden.

Beispiel

Zur Herstellung eines Sensorelementes des in Fig. 3 schematisch dargestellten Typs wurden Folien aus mit Yttrium stabilisiertem Zirkondioxid einer Schichtstärke von 0,3 mm verwendet. Das Auf­ bringen der aus Platin bestehenden äußeren Pumpelektrode 4 und der inneren Platin-Stützgerüstelektrode 3 auf die Trägerfolien erfolgte in bekannter Siebdrucktechnik, wobei auf die die äußere Pumpelektrode 4 tragende Oberfläche der Trägerfolie 1 im Bereich der Leiterbahn 5′ der äußeren Pumpelektrode 4 zuvor eine etwa 20 µm dicke Al₂O₃-Isolationsschicht aufgetragen wurde. Mit entsprechenden Isolationsschichten wurde ferner die Leiter­ bahn 5 isoliert. Die ringförmigen Pumpelektroden 3 und 4 hatten einen Außendurchmesser von 2,8 mm und einen Innendurchmesser von 1,4 mm bei einer Dicke der äußeren Pumpelektrode von 12 µm und der inneren Pumpelektrode von 40 µm. Die innere Pump­ elektrode wurde ausgehend von einer Siebdruckmasse erzeugt, die der zur Erzeugung der äußeren Pumpelektrode verwendeten Masse entsprach mit dem Unterschied, daß sie eine solche Menge an mit Y₂O₃ stabilisiertem ZrO₂ enthielt, daß ein Elektroden- Porositätsgrad von etwa 30% erzielt wurde. Die Leiterbahnen wurden ausgehend von einer üblichen Pt-Cermetpaste aus 85 Gew.-Teilen Pt-Pulver und 15 Gew.-Teilen YSZ-Pulver erzeugt. Der Diffusionskanal 6 wurde in Dickschichttechnik durch eine Theobromin-Siebdruckschicht eingebracht, wobei das Theobromin beim späteren Sinterprozeß im Temperaturbereich um 300°C unter Hinterlassen eines etwa 30 µm hohen und 1,3 mm tiefen Ringspaltes verdampft wurde. Die zentrale Meßgaszufuhröffnung hatte einen Durchmesser von 0,25 mm. Nach dem Bedrucken der Trägerfolien, d. h. nach Aufbringen der Elektroden, Leiter­ bahnen, Isolierschichten sowie gegebenenfalls einer Deckschicht auf die äußere Pumpelektrode wurden die Folien nach Zusammen­ fügen einem Sinterprozeß unterworfen, bei dem sie etwa 3 Stunden lang auf eine Temperatur im Bereich von 1380°C erhitzt wurden.

Zur Herstellung eines weiteren Sensorelementes mit einem Heizer, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, wurden vor dem Erhitzen weitere Folien mit einem aufgedruckten Heizer zulaminiert.

Die hergestellten Sensorelemente wurden im Sensorgehäuse des aus den DE-OS 32 06 903 und 35 37 051 bekannten Typs einge­ baut und zur Messung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in mageren und fetten Abgasen verwendet.

Claims (11)

1. Sensorelement für Grenzstromsensoren zur Bestimmung des λ-Wertes von Gasgemischen, insbesondere von Abgasen von Verbrennungsmotoren, das auf einem O^2--Ionen leitenden plättchen- oder folienförmigen Festelektrolyten mindestens eine äußere und mindestens eine innere Pumpelektrode, von denen die innere Pumpelektrode auf dem plättchen- oder folienförmigen Festelektrolyten in einem Diffusionskanal für das Meßgas angeordnet ist, sowie Leiterbahnen für die Pumpelektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Diffusionskanal (6) angeordnete innere Pumpelektrode (3) aus einer ein Stützgerüst aufweisenden dreidimensionalen porösen Edelmetallelektrode mit einer der Höhe des Diffu­ sionskanals (6) entsprechenden Dicke besteht.

2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Diffusionskanals und damit die Dicke der inneren Pumpelektrode 10 bis 100 µm beträgt.

3. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Pumpelektrode (3) aus einer ein Stützgerüst auf­ weisenden dreidimensionalen Platinelektrode besteht.

4. Sensorelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Elektrode befindliche Platin ganz oder teilweise durch ein elektronenleitendes und/oder durch ein gemischt­ leitendes (d. h. elektronen- und ionenleitendes) Metall bzw. Metalloxid ersetzt ist.

5. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Pumpelektrode einen Porosi­ tätsgrad von 10 bis 40% aufweist.

6. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Porendurchmesser der inneren Pumpelektrode bei 2 bis 10 µm liegt.

7. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der im Diffusionskanal (6) ange­ ordneten inneren dreidimensionalen Pumpelektrode (3) eine poröse Diffusionsbarriere (7) angeordnet ist.

8. Sensorelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Diffusionsbarriere (7) zur Gleichgewichts­ einstellung des in den Diffusionskanal gelangenden Gas­ gemisches ein Edelmetall, insbesondere Platin, enthält.

9. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik hergestellt ist.

10. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Pumpelektrode (4) und die innere Pumpelektrode (3) ringförmig um die Meßgaszuführung (8) angeordnet sind.

11. Sensorelement nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Diffusionsbarriere (7) ein Kanalsystem für eine Mischdiffusion aus Knudsen- und Gasphasendiffusion aufweist.