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Wie funktioniert der dynamische Sauerstoffsensor?Die aktive Schicht des dynamischen Sauerstoffsensors besteht aus porösem Platin und dem Sauerstoffionenleiter YSZ, das heißt mit Yttrium (Y) stabilisiertem (S) Zirkoniumdioxid (Z).
Platin katalysiert die Reduktion von Sauerstoff zu Sauerstoffanionen, die durch das Zirkoniumdioxid diffundieren. Danach katalysiert Platin die Oxidation der Sauerstoffanionen zu Sauerstoff. Bei der Reduktion werden vier Elektronen benötigt, bei der Oxidation vier Elektronen freigesetzt.
Siehe Bild 1: Spannungssonde. | |  | | | An dieser sogenannten Spannungssonde fließt nur so lange ein Strom, bis auf beiden Seiten die gleiche Sauerstoffkonzentration herrscht. Um den Messvorgang dynamisch zu gestalten, wurde eine Stromsonde integriert. Dadurch entsteht eine hermetisch abgedichtete Kammer, in die die Stromsonde alternierend Sauerstoffionen hinein- bzw. hinauspumpt. Ein Sauerstoffkonzentrationsgefälle wird künstlich erzeugt, der Diffusionsvorgang und somit der Stromfluss an der Spannungssonde bleiben erhalten.
Siehe Bild 2: Dynamische Sauerstoffsonde. | | | | | Der Messzyklus startet bei einer EMK von 40 mV. Der Pumpstrom setzt ein und evakuiert die Kammer so lange, bis eine EMK von 90 mV erreicht ist. Danach kehrt sich der Pumpstrom um, Sauerstoff wird in die Kammer hinein transportiert, bis wieder eine EMK von 40 mV herrscht. Die Zeit, die hierfür benötigt wird, ist abhängig vom Sauerstoffgehalt des zu messenden Gasgemischs.
Siehe Bild 3: Messzyklus.
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