Anwendung der Impedanzspektrometrie zur Selbstüberwachung amperometrischer Gassensoren (Use of Impedance Spectrometry for Self-Monitoring of Amperometric Gas Sensors)
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Michael Horn
Abstract
Die Empfindlichkeit amperometrischer Gassensoren ist proportional zur Größe der elektrochemisch aktiven Fläche. Die Größe dieser Fläche verringert sich durch Ablagerungen und Verschmutzung des Katalysators und sollte deshalb während des Betriebes automatisch überwacht werden. Da die Doppelschichtkapazität und der Durchtrittsleitwert ebenfalls proportional zur Elektrodenfläche sind, können diese durch impedanzspektrometrische Messungen bestimmt und zur Selbstüberwachung der Sensoren herangezogen werden. Die Bestimmung der Größe der Doppelschichtkapazität erfolgt durch modellgestützte Auswertung der Impedanzspektren der gesamten Messanordnung, deren Ersatzschaltbild durch einen Satz von insgesamt neun Modellparametern gekennzeichnet ist gekennzeichnet ist. Die Analyse dieser neun Parameter zeigt, dass davon nur zwei exemplarspezifisch sind und während des Betriebes bestimmt werden müssen; die anderen sind typspezifisch bzw. im gewählten Frequenzbereich nicht relevant.
Abstract
The sensitivity of an amperometric gas sensor is proportional to its electrochemically active surface. This area reduces due to deposits and dust layers and therefore should be monitored automatically during operation. The double-layer capacitance and the charge-transfer conductivity are also proportional to the active area of the electrodes. For self-monitoring, both values can be obtained with high accuracy by impedance-spectroscopy measurements, independently of the gas concentration. The double-layer capacitance is determined by model-based evaluation of the impedance spectra of the total sensing system, characterized by nine parameters. The analysis shows that only two out of these nine parameters are sample specific and have to be determined during operation, whereas the remaining ones are irrelevant or type specific only.
© 2004 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH
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- Veranstaltungen September bis November 2004
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