4.3 - Coulometrische Festelektrolytsensoren – Anwendungen und Fehlerquellen
- Event
- 12. Dresdner Sensor-Symposium 2015
2015-12-07 - 2015-12-09
Hotel Elbflorenz, Dresden - Chapter
- 4. Prozessmesstechnik
- Author(s)
- J. Zosel, M. Schelter, V. Vashook, M. Mertig - Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg, Waldheim/D, U. Guth - Technische Universität Dresden/D
- Pages
- 56 - 60
- DOI
- 10.5162/12dss2015/4.3
- ISBN
- 978-3-9813484-9-1
- Price
- free
Abstract
Coulometrische Festelektrolytsensoren werden in zunehmendem Maß für verschiedene Applikationen, z..B. für die Sauerstoffmessung und die Forschung an keramischen Materialien eingesetzt. Einer ihrer wesentlichen Vorteile betrifft ihre relativ genaue Signalabhängigkeit vom Faradayschen Gesetz, die einen kalibrierfreien Betrieb über einen langen Zeitraum ermöglicht. Der Einsatz dieser Sensoren zur Messung von Spurenkonzentrationen im ppm- und ppb-Bereich offenbart Abweichungen vom Faradayschen Gesetz, die durch die elektronische Leitfähigkeit des Elektrolyts (statisch) sowie durch Potential- und Temperaturänderungen oder elektromagnetische Einstreuungen (dynamisch) verursacht werden. Die Ergebnisse belegen, dass die bei Potentialen zwischen -900 und -350 mV gegen eine Pt/Luft-Referenzelektrode gefundenen statischen Abweichungen vollständig durch die Defektelektronenleitfähigkeit verursacht werden. Die bei Potentialen unter -1400 mV gemessenen Abweichungen beruhen im Wesentlichen auf der Elektronenleitfähigkeit des Festelektrolyts und sind deutlich niedriger als vergleichbare Literaturangaben. Der an einer Rohrzelle mit 6 mm Außendurchmesser, 1 mm Elektrolytdicke und 60 mm Länge gemessene Ladungstransfer nach einem Potentialsprung um -50 mV beträgt 0,45 - 310 mAs. Diese z.T. relativ hohen Werte, die oft den während einer coulometrischen Bestimmung aufzulösenden Messwert deutlich übersteigen, unterstreichen die Wichtigkeit der präzisen Potentialkontrolle bei coulometrischen Messungen. Durch die Berücksichtigung dieser Abweichungen konnte demonstriert werden, dass coulometrische Festelektrolyt-Detektoren für die gaschromatographische Analytik im ppb-Bereich erfolgreich eingesetzt werden können.