DE4115690A1 - Verfahren und einrichtung zur ermittlung ausgewaehlter zeitpunkte im verlauf regelmaessiger aenderungen der sauerstoffkonzentration in stroemenden medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung ausgewählter Zeitpunkte im Verlauf regelmäßiger Änderungen der Sauerstoffkonzentration in strömenden Medien unter Verwendung einer galvanischen Zelle mit zwei Elektroden ohne trennende Wand dazwischen auf einem oxidionenleitenden Festkörper ohne oder mit Einsatz katalytisch wirkender Stoffe und ohne oder mit elektrischer Heizung. Es handelt sich um das Verfahren für einen Sensor, mit dem man insbesondere solche regelmäßigen Änderungen der Sauerstoffkonzentration verfolgen kann, wie sie im Abgasstrom von Kraftfahrzeugen bei geregeltem Wechsel des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses auftreten. Ihr Einsatz ist also anstelle der bisher verwendeten Lambdasonden in Erwägung zu ziehen.

Zur Zeit wird zur Senkung der Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen mit dem sogenannten Dreiwegekatalysator die Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemischs ganz überwiegend mit potentiometrischen Lambdasonden vorgenommen, die im wesentlichen eine galvanische Zelle mit gasdichtem partiell stabilisiertem Zirconiumdioxid als oxidionenleitenden Festelektrolyten, eine Luftbezugselektrode und, davon räumlich hermetisch abgetrennt, eine Meßelektrode unter Schutzvorrichtungen im Kraftfahrzeugabgas enthalten. Infolge der Fabrikation in sehr großer Stückzahl ist der Preis nicht hoch, aber aufgrund des angewendeten Verfahrens auch nicht mehr wesentlich senkbar. Nachteilig ist überdies, daß die kommerziellen Lambdasonden entsprechend ihrem nicht unterschreitbaren Mindestdurchmesser mit starkwandiger Fassung im Abgasrohr montiert sind, sich dadurch nach dem Start des Kraftfahrzeugs im heißen Abgas nur langsam auf die Betriebstemperatur erwärmen und deshalb zur rascheren Ingangsetzung sowie zur Kompensation von Kühlungseffekten einer inneren elektrischen Heizung bedürfen. Preis sowie thermische und physikalisch-chemische Eigenschaften erschweren den Einsatz nahe hinter jedem einzelnen Zylinder des Motors, um eine noch feinere Regelung der Gemischzuführungen zu erreichen.

Als Detektor für die Gaschromatographie war eine galvanische Festelektrolytzelle mit Bezugselektrode vorgeschlagen worden (DD-PS 37 801), an deren Meßelektrode die Sauerstoffkonzentration in einem inerten Trägergasstrom mit kleinem Sauerstoffpartialdruck entsprechend den regelmäßig geformten Peaks insbesondere organisch-chemischer Stoffe nach Durchlaufen einer Trennsäule variiert. An solchen Detektoren wie auch an den bisher üblichen potentiometrischen Lambdasonden werden aktuelle Sauerstoffpartialdrücke meßbar, deren mehr oder weniger rasche Änderung aus Registrierkurven der elektrischen Spannung über der Zeit ableitbar ist. Als Signal für die Umschaltung von Kraftstoff- auf Luftüberschuß und umgekehrt wird im Fall der Regelung von Benzinmotoren das Überschreiten bzw. Unterschreiten einer bestimmten Signalschwelle benutzt.

Rasche aber völlig unregelmäßige Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks treten in den verschiedenen Zonen von Flammen auf. Zur Messung aktueller Sauerstoffpartialdrücke u. a. in Flammen wurde eine sich in der Flamme aufheizende Festelektrolytzelle mit Luftbezugselektrode vorgeschlagen (DD-PS 48 722). Für die Ermittlung örtlicher Turbulenzparameter in heißen Gasströmungen, beispielsweise in Industrieflammen, wurden ebenfalls galvanische Festelektrolytzellen vorgeschlagen (DD-PS 2 10 759), wobei zeitliche Schwankungen von Zusammensetzungsgrößen an einem Meßort über die Zellspannung zwischen Meßelektroden und einer Bezugselektrode und zeitliche Schwankungen von Unterschieden dieser Größen zwischen zwei oder mehr Meßorten über die Zellspannung zwischen Elektroden an den jeweiligen Meßorten, auf die das Meßgas direkt auftritt und die daher zur Richtung des Meßgasstroms senkrecht übereinander angeordnet sind, erfaßt werden.

Auch in anderem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, zwei Elektroden auf oxidionenleitendem Festelektrolyten ohne dichte Trennwand zwischen den Elektrodenräumen demselben Meßgasstrom auszusetzen. Die betreffenden Elektroden sollen aus katalytisch unterschiedlich wirkendem Material, z. B. aus Pt und Au, bestehen und infolge ihrer unterschiedlichen Wirkung auf Nichtgleichgewichtszustände das Luft/Brennstoff-Verhältnis in Kraftfahrzeugabgasen anzeigen (DOS 25 47 683) oder die Kontrolle ammoniakhaltiger Gase ermöglichen (DD-PS 2 22 415 A1 und 2 22 416 A1). Vor allem aufgrund des Alterungsverhaltens der Festelektrolyt-Gaselektroden erhält man auf dieser Basis keine technisch langzeitig brauchbaren Sensoren.

Um weitere Fortschritte bei der Senkung der Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen zu erzielen, werden Sensoren für die schnelle Regelung des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses benötigt, die zuverlässig und billiger sowie noch leistungsfähiger als die bisher dafür bekannten Mittel sind.

Die technische Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine einfache Einrichtung anzugeben, womit sich Zeitpunkte im Verlauf regelmäßiger schneller Änderungen der Sauerstoffkonzentration in strömenden Medien mit galvanischen Festelektrolytzellen, die ohne Bezugselektrode arbeiten und die durch das strömende Medium selbst rasch ohne Schäden erhitzbar sind, ermitteln lassen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem aufeinanderfolgende Volumenteile des strömenden Mediums erst über die eine und dann über die andere Elektrode auf einem oxidionenleitenden Festkörper geleitet und die zwischen den beiden Elektroden auftretende elektrische Spannung als primäres Signal gemessen und ausgewertet wird, wobei im Falle mehrfacher Schwankungen dieses Signals in Zeiten, die klein gegen die Zeit für einen Regelzyklus sind, durch Integration der Spannung über eine Zeit, die kleiner als die für einen Regelzyklus ist, eine sekundäre Signalgröße gebildet wird und wobei unter Berücksichtigung des Durchmischungs- und Reaktionszustands des strömenden Mediums am Ort der galvanischen Zelle mit dem Erreichen direkt eines Schwellenwerts oder des Maximalwerts des primären Signals oder indirekt eines Schwellenwerts oder des Maximalwerts der sekundären Signalgröße der Zeitpunkt für die Auslösung eines Regelvorgangs ausgewählt wird.

Zur Realisierung dieses Verfahrens dient eine Einrichtung, in der eine galvanische Zelle, deren Wärmekapazität mit einer Dicke unter 4 mm klein gehalten ist, mit ihren beiden Elektroden auf einem temperaturwechselbeständigen oxidionenleitenden Festkörper innerhalb oder am Rand des Gefäßes, das das strömende Medium leitet, durch Halter, deren Wärmeleitfähigkeit mit Dicken unter 4 mm klein gehalten ist, in einer Richtung positioniert ist, in der hintereinanderfolgende Volumenteile des strömenden Mediums erst die eine und dann die andere Elektrode umgeben.

Die galvanische Zelle ist mit einem porösen oder gasdichten oxidionenleitenden Festkörper, der stiftförmig oder rohrförmig ausgebildet ist und jeweils im Bereich der beiden Enden die Elektroden trägt, gestaltet. Auch kann die in der Strömung hinten liegende Elektrode in einem dem Meßgas zugänglichen Hohlraum des oxidionenleitenden Festkörpers angebracht sein. Die Einrichtung enthält elektrische Leitungen an den Elektroden, die senkrecht zur Strömungsrichtung an einem geraden Stück des Gefäßes oder mehr oder weniger genau parallel zur Strömungsrichtung an einer Krümmung des Gefäßes mit dem strömenden Medium durch die Gefäßwand verlegt sein. Die Einrichtung kann in einem Nebenstrom der Hauptströmung, dessen Leitung ins Freie oder in den Hauptstrom zurück (Bypaß) führt, angeordnet sein.

Die Elektroden können mit Schichten aus Edelmetall, insbesondere Platin und seinen Legierungen, auf dem oxidionenleitenden Festkörper gestaltet und mit Drähten aus hitzebeständigen Metallen wie Platin, Nickel, Chrom oder deren Legierungen kontaktiert sein. Sie können aber auch ohne besondere Schichten aus den Kontakten des porösen oder dichten oxidionenleitenden Festkörpers mit bloßen aufgelegten oder mit Hilfe poröser leitfähiger Massen eingesinterten Drähten aus hitzebeständigen Metallen bestehen und damit völlig edelmetallfrei gestaltet sein.

Die Elektroden der Einrichtung können mit porösen, vor mechanischen Einwirkungen, Korrosionen und Ablagerungen schützenden Schichten bedeckt sein. Dabei kann die Deckschicht der in der Strömung hinteren Elektrode geringere Gasdurchlässigkeit als diejenige der vorderen Elektrode aufweisen. Auch kann bloß die hintere Elektrode mit einer die Einwirkung wechselnder Gasphasen verlangsamenden Deckschicht versehen sein. Weiterhin kann das Material für die Deckschichten Stoffe enthalten oder ganz aus Stoffen bestehen, die Verbrennungsprozesse im auftreffenden Medium katalysieren. Eine besondere Ausführungsform der Einrichtung besteht darin, daß die galvanische Zelle mit einem gasdichten oxidionenleitenden rohrförmigen Festkörper, die erste Elektrode mit einem Metalldraht, der axial in eine oxidionen-, gemischt- oder elektronenleitende, Verbrennungsprozesse katalysierende poröse Masse eingesintert ist, und die zweite Elektrode im Bereich des anderen Endes des Rohrs mit den gleichen Mitteln wie die erste hergestellt ist, wobei die verbleibenden Räume in dem Rohr mit elektrisch isolierenden keramischen Pulverteilchen gefüllt sind.

Mechanisch vorteilhaft ist die Einrichtung auf der einen Seite des oxidionenleitenden Festkörpers in einem starren metallischen, die hintere Elektrode bildenden oder kontaktierenden und als Ableitung des Elektrodenpotentials auf Masse dienenden Halters befestigt. Die Leitung zu der vorderen Elektrode kann im Fall der Verwendung eines rohrförmigen oxidionenleitenden Festkörpers durch dessen Innenraum und elektrisch isoliert von der hinteren Elektrode durch den Halter verlegt sein.

Zur Beschleunigung von Verbrennungsprozessen ist die Oberfläche des porösen oder dichten oxidionenleitenden Festkörpers im Bereich zwischen den Elektroden mit einer dünnen elektrisch nichtleitenden Schicht mit Verbrennungsprozesse katalysierenden Teilchen versehen.

In Strömungen mit Turbulenzen und unabgeschlossenen Verbrennungsprozesses wirkt es vorteilhaft, wenn der Sensor hinter einer das strömende Medium kanalisierenden und auf der Oberfläche mit Katalysatorteilchen bedeckten Vorrichtung angeordnet ist.

Wenn in einem über den beschriebenen Sensor strömenden Gas ein Wechsel von Kraftstoff- auf Luftüberschuß stattfindet, so wird die vordere Elektrode positiv gegenüber der hinteren. Bei scharfem Wechsel kann das Elektrodenpotential vorn zeitweilig 500 bis 700 mV größer sein als hinten. Beim Wechsel in der anderen Richtung ist das Auftreten eines entsprechenden negativen Elektrodenpotentials zu erwarten. Allerdings sind die Gasströmungsgeschwindigkeiten in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen sehr groß (je nach Kraftstoffverbrauch, Abgasrohrdurchmesser und -temperatur etwa 30 bis 70 m/s), so daß vor Erreichen der maximalen Potentialänderung an der vorderen Elektrode bereits die Änderung an der hinteren Elektrode einsetzt, also die bei scharfem Wechsel und langsamem Gasstrom mögliche maximale Spannung zwischen den Elektroden nicht erreicht wird. Würden die Potentialänderungen beim Umschalten zwischen fett und mager und umgekehrt an den beiden Elektroden linear verlaufen, so läge die Potentialdifferenz in der Größenordnung von 2 bis 5 mV mit Vorzeichenwechsel bei der jeweiligen Umkehrung. Aufgrund der logarithmischen Beziehung zwischen Sauerstoffpartialdruck im Abgas und Elektrodenpotential liegen tatsächlich höhere Peaks abwechselnd im positiven und negativen Bereich vor, deren Spitzen die Äquivalenzpunkte von Kraftstoff und Luft markieren und zwischen denen die Spannung bei Null liegt, wenn der Motor periodisch abwechselnd magere und fette Laufphasen aufweist. Dabei spielen erwartungsgemäß der Abstand zwischen den Elektroden sowie der Einbauort in der Abgasleitung und die dort herrschende Temperatur eine Rolle. Einfluß auf die Form der Spannungskurven kann man nehmen, indem man mit Schichten und speziellen Anordnungen dafür sorgt, daß das strömende Gas verzögert an die hintere Elektrode gelangt.

Die Gleichförmigkeit der Änderungen der Sensorspannung wird gestört, wenn das Abgas nicht gut durchmischt ist und große nicht umgesetzte Brennstoffanteile enthält. Durch Leiteinrichtungen vor dem Sensor oder innerhalb des Sensors sowie durch Katalysatoren für Verbrennungsprozesse wird die Gleichförmigkeit gefördert. Bei abnormen Schwankungen ist das Verfahren der Integration der Sensorspannung über der Zeit anzuwenden, um für die Umschaltungen der Luft/Kraftstoff-Gemische geeignete Signale zu erhalten.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die Sensoren zur Ermittlung ausgewählter Zeitpunkte im Verlauf regelmäßiger Änderungen der Sauerstoffkonzentration in strömenden Medien können in vielen unterschiedlichen Formen hergestellt werden. Zehn Ausführungsformen solcher Sensoren zeigen die nachfolgenden Zeichnungen:

Fig. 1 Sensor mit Drahtkontaktelektroden auf stiftförmigem oxidionenleitenden Festkörper (im folgenden kurz Festelektrolyt genannt).

Fig. 2 Sensor mit einer Drahtkontaktelektrode auf stiftförmigem Festelektrolyt in starrer Massekontaktelektrode hinter einer die Strömung kanalisierenden Vorrichtung.

Fig. 3 Sensor mit Schichtelektroden innerhalb eines rohrförmigen Festelektrolyten bei einfacher Kontaktierung.

Fig. 4 Sensor mit Schichtelektroden innerhalb eines rohrförmigen Festelektrolyten bei isolierter Kontaktierung.

Fig. 5 Sensor mit Pulverelektroden in rohrförmigem Festelektrolyt und eingesinterten Drahtkontakten.

Fig. 6 Sensor mit Schichtelektroden auf rohrförmigem Festelektrolyt mit innen geführter Potentialleitung in einer Rohrkrümmung.

Fig. 7 Sensor mit eingelassenen Drahtkontaktelektroden in stiftförmigem Festelektrolyt mit Hohlraum.

Fig. 8 Sensor mit Schichtelektroden auf rohrförmigem Festelektrolyt Mit innen geführter Potentialleitung in von außen beheiztem Rohr.

Fig. 9 Sensor mit Schichtelektroden auf einseitig geschlossenem Festelektrolytrohr mit eingelagerter elektrischer Heizung.

Fig. 10 Sensor in Schichtbauweise auf keramischem Träger mit eingelagerter elektrischer Heizung;

a) Aufsicht,

b) Querschnitt nach Einbau in ein Rohr.

Alle dargestellten Sensorausführungen enthalten zwei Elektroden 1 und 2, die entweder als bloße Drahtkontakte (Fig. 1, 2 und 7), als Einsinterung des Festelektrolyten 3 in einen metallischen Halter 4 (Fig. 2) oder von Drähten in elektrisch leitende Massen 5 (Fig. 5 und 7) oder die als Schichten (Fig. 3, 4, 6, 8, 9 und 10) ausgebildet sind. Als Material für Drähte und Halter dienen vorzugsweise Nickelchromlegierungen. Die Schichten werden vorzugsweise aus Platin oder Platinrhodiumlegierungen oder aus hochleitfähigen oxidischen Mischphasen mit Perowskitstruktur, z. B. Lanthan-Strontium- Chromit, und die Haftfestigkeit fördernden Mitteln hergestellt.

Der kurz Festelektrolyt genannte oxidionenleitende Festkörper 3 ist ein dünner Stift (Fig. 1, 2 und 7), ein dünnes beidseitig offenes Rohr (Fig. 3 bis 6 und 8), ein einseitig geschlossenes Rohr (Fig. 9) oder ein plattenförmiges Gebilde (Fig. 10). Die Stifte, Rohre oder Platten aus Festelektrolyt 3 in den Fig. 1, 2, 3, 6, 9 und 10 können porös sein. Als Festelektrolytmaterial wird vorzugsweise partiell stabilisiertes Zirconiumdioxid verwendet.

Auf dem Festelektrolyt 3 unter den Drahtkontakten (Fig. 1, 2 und 7) können dünne elektronisch leitende Schichten angebracht sein. Die Verbindung zwischen den Elektrodenschichten und Kontaktstücken 6 ist beispielsweise durch bloßen Andruck (Fig. 4 hinten), durch Andruck und Versinterung (Fig. 3), durch Überlappen von Elektrodenschicht und Kontakt (Fig. 4 vorn und 6) oder mittels Leiterbahnen 7 auf einem keramischen Träger 8 (Fig. 10) realisierbar.

Der Sensor wird in das Gefäß mit dem strömenden Medium je nach Bauart an einer geraden Stelle (Fig. 1, 2 und 10) oder an einer Krümmung (Fig. 6) eingebaut, wobei eine Elektrode mit der Masse (Gefäßwand) direkt verbunden sein kann (Fig. 1, 2 und 6; die Leitung zur zweiten Elektrode ist durch zweckmäßige elektrische Isolationskeramik 10 zu führen (Fig. 1, 2, 6 und 10; in Fig. 6 nicht eingezeichnet).

In Fig. 2 ist der Sensor hinter einer Vorrichtung 11 montiert, die die Strömung kanalisiert und durch Katalysatorschichten an ihrer Oberfläche restliche Verbrennungsprozesse im Gas beschleunigt. Dem Anprall der Strömung ausgesetzte Bauteile werden am besten mit einer Spitze ausgeführt (Fig. 2, 4 und 6 bis 8).

Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit oder zur Regulierung der Potentialeinstellgeschwindigkeit können einzelne oder beide Elektroden mit porösen keramischen Schichten überzogen sein, die entweder direkt auf den Elektrodenschichten liegen (Fig. 3, 6 und 8 bis 10) oder auch die Drahtkontakte (Fig. 1, 2 und 7) überziehen. Durch Behinderungen des raschen Zutritts des Gasstroms zur hinteren Elektrode wird der Spannungspeak zwischen den Umschaltphasen von Luft/Kraftstoffgemischen verbreitert. Solche Behinderungen sind durch die Gestaltung der keramischen Schicht möglich, werden aber auch durch den Stau in Festelektrolytrohren (Fig. 3, 4 und 5) erreicht, insbesondere, wenn der ganze Innenraum des Festelektrolytrohrs mit poröser Elektrodenmasse 5 und poröser elektrisch isolierender keramischer Masse 12 ausgefüllt ist (Fig. 5). Weiterhin ergeben sich solche Behinderungen, wenn die hintere Elektrode 2 in einen Hohlraum 13 gelegt ist (Fig. 7). Höchste Schnelligkeit der Potentialeinstellung, die an der vorderen Elektrode 1 erwünscht ist, ergibt sich indessen an Kontakten massiver metallischer Leiter mit Festelektrolyten ohne Beimengung zu Wertigkeitswechsel neigender Ionen, z. B. in Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2.

Nach Fig. 3 wird der Festelektrolyt 3 mit den Elektroden 1 und 2 zwischen zwei Kontaktstücken 6 etwa in Form korrosionsfester Stahlblechbänder mit eingedrückten Löchern gehalten. In dieser Anordnung liefern allerdings außer den Elektrodenschichten 1 und 2 im Inneren auch Berührungsstellen der Kontaktstücke 6 mit äußeren Teilen des Festelektrolyten 3 Beiträge zum Elektrodenpotential, das sich dann zumindest an der hinteren Elektrode nicht eindeutig zuordnen läßt. In Fig. 4 ist gezeigt, wie diesem Problem begegnet werden kann, indem Berührungsstellen zwischen Kontaktstücken 6, Festelektrolyt 3 und Gasphase mit einem dichten Glasverbund 14 verschlossen oder durch eine Scheibe aus Isolationsmaterial 15 getrennt werden.

Fig. 8 stellt eine Sensorvariante dar, die in einem Nebenstrom ins Freie oder durch einen Bypaß untergebracht ist, aber auch etwa zur Indikation von Peaks in der Gaschromatographie einsetzbar ist.

Die meisten der gezeigten Anordnungen lassen sich mit kleinen Abmessungen ausführen, so daß sich die Sensoren rasch auf die Temperatur des Abgases erhitzen und, beginnend bei 200 bis 300°C, auf ihre Funktionstemperatur gelangen. Für den Fall, daß die Einsatzbedingungen eine elektrische Beheizung verlangen, sind in Fig. 8, 9 und 10 drei Ausführungsformen mit elektrischen Heizleitern 16 angegeben. Bei dem in Schichtbauweise konzipierten Sensor nach Fig. 10a und b befindet sich eine Heizleiterschicht 16 im Keramikträger 8.

Claims (16)

1. Verfahren zur Ermittlung ausgewählter Zeitpunkte im Verlauf regelmäßiger Änderungen der Sauerstoffkonzentration in strömenden Medien in Gefäßen unter Verwendung einer galvanischen Zelle mit zwei Elektroden ohne Trennwand dazwischen auf einem oxidionenleitenden Festkörper ohne oder mit elektrischer Heizung, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinanderfolgende Volumenteile des in einem Gefäß strömenden Mediums erst über die eine und dann über die andere Elektrode geleitet und die zwischen den beiden Elektroden auftretende elektrische Spannung als primäres Signal gemessen und ausgewertet wird, wobei im Falle mehrfacher Schwankungen dieses Signals in Zeiten, die klein gegen die Zeit für einen Regelzyklus sind, durch Integration der Spannung über eine Zeit, die kleiner als die für einen Regelzyklus ist, eine sekundäre Signalgröße gebildet wird und wobei unter Berücksichtigung des Durchmischungs- und Reaktionszustands des strömenden Mediums am Ort der galvanischen Zelle mit dem Erreichen eines Schwellenwerts oder des Maximalwerts des primären Signals oder eines Schwellenwerts oder des Maximalwerts der sekundären Signalgröße der Zeitpunkt für die Auslösung eines Regelvorgangs ausgewählt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Zelle, deren Wärmekapazität mit einer Dicke unter 4 mm klein gehalten ist, mit ihren beiden Elektroden (1 und 2) auf einem temperaturwechselbeständigen oxidionenleitenden Festkörper (3) innerhalb oder am Rande des Gefäßes (9) durch Halter (4), deren Wärmeleitfähigkeit mit Dicken unter 4 mm klein gehalten ist, in einer Richtung positioniert ist, in der hintereinanderfolgende Volumenteile des in dem Gefäß (9) strömenden Mediums erst die eine und dann die andere Elektrode umgeben, wobei elektrische Leitungen an den Elektroden (1 und 2) in einem geraden Stück des Gefäßes (9) senkrecht zur Strömungsrichtung und an einer Krümmung des Gefäßes (9) mehr oder weniger genau parallel zur Strömungsrichtung durch die Gefäßwand verlegt und mit elektronischen Meß- und Auswertevorrichtungen verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Zelle mit einem stiftförmigen oxidionenleitenden Festkörper (3) und darauf außen aufgebrachten Elektroden (1 und 2) gestaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidionenleitende Festkörper (3) als Rohr mit Elektroden (1 und 2) auf der Rohrinnenseite jeweils im Bereich eines der beiden Enden des Rohres gestaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strömung hinten liegende Elektrode (2) in einem Hohlraum (13) des oxidionenleitenden Festkörpers (3) angebracht ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Zelle in einem Nebenstrom der Hauptströmung, dessen Leitung ins Freie oder in den Hauptstrom zurück (Bypaß) führt, angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1 und 2) mit Schichten aus Edelmetall auf dem oxidionenleitenden Festkörper (3) gestaltet und mit Drähten oder anderen Kontaktstücken (6) aus hitzebeständigen Metallen oder Legierungen kontaktiert sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1 und 2) völlig edelmetallfrei auf einem porösen oxidionenleitenden Festkörper (3) mit porösen Schichten aus oxidischen Verbindungen mit Perowskit- oder perwoskitähnlicher Struktur und mit Drähten insbesondere aus Nickel-Chrom-Legierungen hergestellt sind.

9. Einrichtungen nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strömung hinten liegende Elektrode (2) oder beide Elektroden (1 und 2) der galvanischen Zelle mit porösen, vor mechanischen Einwirkungen, Korrosionen und Ablagerungen schützenden Schichten bedeckt sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht der in der Strömung hinten liegenden Elektrode (2) geringere Gasdurchlässigkeit als diejenige der vorn liegenden Elektrode (1) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die porösen Deckschichten Stoffe enthält oder ganz aus Stoffen besteht, die Verbrennungsprozesse im auftreffenden Medium katalysieren.

12. Einrichtungen nach Anspruch 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des oxidionenleitenden Festkörpers (3) in einem starren metallischen, die eine Elektrode bildenden oder kontaktierenden und als Ableitung des Elektrodenpotentials auf Masse dienenden Halter (4) befestigt ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 2, 4 und 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zur vorderen Elektrode (1) durch das Innere des rohrförmigen oxidionenleitenden Festkörpers (3) und elektrisch isoliert von der hinteren Elektrode (2) verlegt ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 2, 4, 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Zelle mit einem gasdichten oxidionenleitenden Festkörper (3) in Form eines Rohres, die vordere Elektrode (1) mit einem Metalldraht, der in eine oxidische, oxidionen-, gemischt- oder elektronenleitende, Verbrennungsprozesse katalysierende poröse Masse (5) eingesintert ist, und die hintere Elektrode (2) im Bereich des hinteren Rohrendes mit den gleichen Mitteln wie die vordere hergestellt ist, wobei die verbleibenden Räume in dem Rohr mit elektrisch isolierenden keramischen Pulverteilchen (12) gefüllt sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des oxidionenleitenden Festkörpers (3) im Bereich zwischen den Elektroden (1 und 2) Verbrennungsprozesse katalysierende Teilchen in elektrisch nichtleitender Schicht trägt.

16. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Zelle hinter einer die Strömung kanalisierenden und auf der Oberfläche mit Katalysatorteilchen bedeckten Vorrichtung (11) angeordnet ist.