Sensorik/Aktorik

• Polarogramm zu positiven Werten zeigt positive Stromwelle
– i peak ∼ c
– anodic-stripping-Verfahren (Praktikum)
• Empfindlichkeit um 3 bis 4 Zehnerpotenzen auf bis zu 10 −11 mol/l erhöht
Pulspolarographie: Rechteckimpulse statt Dreieck
• verzögerte Strommessung:
• kapazitiver Stromanteil wird unterdrückt, da er exponentiell absinkt, der Faradaysche Strom
dagegen mit 1/ √ t
Normalpulspolarographie: monoton ansteigende Rechteckimpulse
• keine Verarmung in der Tropfenumgebung, da zwischen den Pulsen keine chemische Reaktion
→ höhere Empfindlichkeit
• Verzögerung der Strommessung unterdrückt Kapazitätsstrom
Differentialpulspolarographie: Erhöhung der Spannungsauflösung
• Messung von dI/dφ
• langsam ansteigende Rampe mit überlagerten Rechteckpulsen (20 mV)
• Messung des Stroms kurz vor Beginn und unmittelbar vor Ende des Pulses → ∆I/∆φ
10.7 Elektrochemische Aktorik
Batterien und Akkus
Druck- und Stellaktor: Zersetzung eines Elektrolyten → Druck
• Beispiel Brennstoffzellenreaktion: Zersetzung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff;
langsam (Minuten), Kräfte bis 2000 N, Stellweg bis 5 mm
• schneller: Festkörperreaktionen, z. B. Ag-Oxidation mit KOH
• Anwendung: Heizkörperventile (keine ständige Energieaufnahme)
11 Gassensoren
11.1 Amperometrische Detektion
• elektrochemisch mit flüssigem Elektrolyt
• für CO, NO x , SO 2 , O 2 , Oxidation oder Reduktion (O 2 , O 3 , NO 2 )
• katalytisch aktive Meßelektrode ist für das Gas nur durch Diffusionsbarriere zugänglich
• große Oberfläche
• entstehende H + -Ionen und Elektronen werden an der Gegenelektrode in einer brennstoffzellenartigen
Reaktion verbraucht
• Messung des Stroms
– diffusionsbegrenzt, abhängig vom Partialdruck des Gases
– Auswertung wie bei der Amperometrie: I g ∼ c
• Gassensitivität durch das Anodenmaterial und die Spannung bestimmt (Gold oder Aktivkohle bei
950 mV: SO 2 , Platin bei 1100 mV: CO
• relativ genau und reproduzierbar
• Anwendung: Warngeräte im Umwelt- und Arbeitsschutz
– Sauerstoffmessung: Reduktion an einer Goldmeßelektrode, Gegenelektrode Blei geht in
Lösung; keine äußere Spannungsquelle erforderlich
– Alkohol in Atemluft: zwei Platinelektroden mit saurem Elektrolyten dazwischen; Alkohol
wirde an einer Elektrode oxidiert, an der anderen Luftsauerstoff reduziert
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