1 Überblick über die Sensorik

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442 8.4 Sensoren mit Feststoffelektrolyten 8.4 Sensoren mit Feststoffelektrolyten 443
Sauerstoffkonzentration. Wie auch die elektrochemischen Sensoren können λ-Sonden
sowohl potentiometrisch wie amperometrisch eingesetzt werden (Bild 8.4-6).
Tab. 8.4-1
Übersicht über den Aufbau von Zellen zur potentiometrischen Messung von Gaskonzentrationen
mit Feststoffelektrolyten (nach [1.1]): ME bezeichnet die Meßelektrode,
MR die Referenzelektrode: Anstelle über ein Referenzgas mit vorgegebenem
Partialdruck des zu messenden Gases kann der Referenzpartialdruck in vielen Fällen
auch über ein thermisches Gleichgewicht innerhalb der Referenzelektrode eingestellt
werden.
Bild 8.4-6 Ausführungsformen und Kennlinien der λ-Sonde (nach [8.25])
a) potentiometrischer Sensor (Spannungssonde)
b) amperometrischer Sensor (Stromsonde)
In der Tabelle 8.4-1 ist eine Übersicht über weitere Systeme zur potentiometrischen
Messung von Gaskonzentrationen mit Feststoffelektrolyten zusammengestellt.
In einem Festkörperelektrolyten ist der elektrische Stromfluß stets mit einem Materialtransport
der leitenden Ionensorte verbunden, d.h. bei dem System in Bild 8.4-2 ist nur
ein Stromfluß möglich, wenn gleichzeitig Sauerstoff durch den Sensor transportiert
wird. Auf diese Weise kann der Sensor auch als Gaspumpe verwendet werden: Bei
Anlegen einer äußeren Spannung an den Sensor wird ein Stromfluß erzwungen, der nur
durch Abtransport von Sauerstoff von der einen zur anderen Elektrode ermöglicht wird.
Durch kontrolliertes Abpumpen können auf diese Weise die Verhältnisse in einem Referenzgas
definiert eingestellt werden (Bild 8.4-7).