4.5 - Mechanismen der Signalbildung an gassensitiven Elektroden: ITO vs. Pt
- Event
- 14. Dresdner Sensor-Symposium 2019
2019-12-02 - 2019-12-04
Dresden - Chapter
- 4. Neue Sensormaterialien
- Author(s)
- S. Dietrich, M. Kusnezoff, S. Mosch - Fraunhofer IKTS, Dresden/D
- Pages
- 67 - 71
- DOI
- 10.5162/14dss2019/4.5
- ISBN
- 978-3-9819376-1-9
- Price
- free
Abstract
Potentiometrische Gassensoren auf Basis Sauerstoffionen-leitender Festelektrolyte haben sich in den vergangenen Jahrzehnten vor allem in der Überwachung von Kraftfahrzeug-Abgasen und der Steuerung industrieller Verbrennungsprozesse bewährt.
Die Sensoren basieren in der Regel auf Zirkoniumdioxid (ZrO2), dessen Ionenleitfähigkeit durch Dotierungen mit Metalloxiden wie beispielsweise Yttriumoxid (Y2O3) sowie Scandium (Sc2O3) erhöht wird. Als Elektrodenwerkstoff wird aufgrund der hohen katalytischen Aktivität und der chemischen und Hochtemperatur-Beständigkeit üblicherweise Platin eingesetzt. Neben der Bestimmung der Sauerstoffkonzentration
in Gasgemischen eignet sich dieser Sensortyp unter Ausnutzung der sogenannten
Mischpotentialbildung jedoch auch zur Detektion brennbarer oder toxischer Gase wie Wasserstoff, Stickstoffdioxid oder Kohlenmonoxid. Empfindlichkeit und Selektivität des Sensors hängen dabei jedoch stark von der Wahl der verwendeten Elektrodenwerkstoffe ab. Der Einfluss des Elektrodenwerkstoffs auf die Signalbildung ist in den vergangenen Jahrzehnten dank erheblicher Anstrengungen der internationalen Forschung und Entwicklung zwar für die standardmäßig eingesetzten Platin- Messelektroden umfangreich untersucht worden, für andere aussichtsreiche Werkstoffklassen wie beispielsweise Metalloxide jedoch noch nicht ausreichend
verstanden. Ohne die Kenntnis der fundamentalen Wechselwirkungsmechanismen ist die gezielte Entwicklung und Optimierung gassensitiver Elektroden auf Basis von Metalloxiden jedoch erheblich erschwert. ...