Selektive Gasmessung mit cyclovoltammetrisch betriebenen Festelektrolytsensoren

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Ruchets, Anastasiya ; Donker, Nils ; Zosel, Jens ; Schönauer-Kamin, Daniela ; Moos, Ralf ; Guth, Ulrich ; Mertig, Michael:
Selektive Gasmessung mit cyclovoltammetrisch betriebenen Festelektrolytsensoren.
2019
Event: 14. Dresdner Sensor-Symposium , 2.-4. Dezember 2019 , Dresden.
(Conference item: Conference , Speech )
DOI: https://doi.org/10.5162/14dss2019/2.2

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Um in inerten Gasen wie Ar oder N2 Spuren anderer Komponenten nachzuweisen, können ZrO2-basierte Festelektrolytsensoren (FES) verwendet werden. Der bei hohen Temperaturen oxidionenleitende Festelektrolyt ist thermodynamisch hochstabil und kann mit verschiedenen stationären (Potentiometrie, Amperometrie) oder dynamischen Methoden (Pulspolarisation, Cyclovoltammetrie) betrieben werden. Im stationären Modus ist die Selektivität solcher Sensoren eingeschränkt, so dass meist nicht zwischen einzelnen Gaskomponenten unterschieden werden kann. Im Gegensatz dazu ermöglichen dynamische Methoden eine deutlich erhöhte Selektivität, indem unterschiedliche Geschwindigkeiten der Elektrodenreaktionen der einzelnen Komponenten genutzt werden, um diese so unabhängig voneinander und quasi gleichzeitig zu erfassen. In flüssigen Messmedien werden dynamische elektrochemische Analysemethoden bereits seit vielen Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Erste Untersuchungen an Festelektrolyt-Gassensoren zeigen, dass mit solchen Analysemethoden auch die Konzentrationen mehrerer redoxaktiver Gase wie Sauerstoff und Kohlenmonoxid an einer Elektrode gemessen werden können.