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Dorsch, Jannik:
Untersuchungen zum Einfluss der Elektrodengeometrie sowie einer katalytisch aktiven Schicht auf das Verhalten eines gepulsten NOx-Sensors.
Bayreuth
,
2024
(
Bachelorarbeit,
2024
, Universität Bayreuth / Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract
Stickstoffoxide sind vor allem in Abgasen des Verkehrs zu finden und stellen sowohl für die Umwelt als auch für die Gesundheit der Bevölkerung eine Gefahr dar. Daher besteht das Bestreben, die Emissionen zu reduzieren, was die Verwendung von Sensoren erforderlich macht, welche die NOx-Konzentrationen im niedrigen ppm-Bereich möglichst exakt erfassen können. Gegenwärtig findet eine Vielzahl von Sensorprinzipien für die NOx-Detektion Anwendung, darunter potentiometrische, impedimetrische und amperometrische Sensoren, die zum Teil auf dem Mischpotentialprinzip basieren. Das Ziel besteht nun in der Konzeption eines kostengünstigen planaren Sensors ohne Referenzelektrode, der aber mit der Pulspolarisation betrieben wird. Im Rahmen dieser Methode erfolgt eine Polarisation des Sensors mit einer definierten Spannung (1 s lang). Anschließend erfolgt eine Entladung über 4 s, gefolgt von einer Polarisation mit einer negativen Spannung gleichen Betrags und wieder einer darauffolgenden Entladung. Dieser Prozess wird periodisch wiederholt. Aufgrund des Einflusses von NOx erfolgt die Entladung schneller, sodass eine Korrelation zwischen der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt kurz nach der Polarisation und der NOx-Konzentration in der Sensorumgebung angenommen werden kann. Der Sensor besteht aus zwei Platin-Elektroden, die auf Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkonoxid als Sauerstoffionen-Leiter siebgedruckt wurden. Als Grundsubstrat wurde Al2O3 verwendet, wobei auf der Rückseite eine planare Platinheizleitung angebracht wurde, um eine Regelung der Betriebstemperatur zu ermöglichen. Die angewandten Messmethoden umfassten zum einen die Pulspolarisation, bei der ein Programm der Gaszufuhr mit variierenden NO/NO2-Konzentrationen wiederholt durchlaufen wurde, und zum anderen die Impedanzspektroskopie der Elektroden. Letztere erlaubt ebenso Rückschlüsse auf den Einfluss von NOx sowie auf Veränderungen der Elektrode, die nach der Durchführung der Pulspolarisation eintreten. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte ein Vergleich verschiedener Elektrodengeometrien hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit gegenüber NO und NO2 sowie ihrer zeitlichen Stabilität bezüglich des Ausgangssignals. Zudem wurde der Einfluss einer Pt/Al2O3-Katalysatorschicht analysiert, durch welche eine Angleichung des NO/NO₂-Gleichgewichts beabsichtigt wird. Im Anschluss erfolgte eine Bewertung der Elektrodenvariationen hinsichtlich ihrer Eignung für das untersuchte Sensorprinzip.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Bachelorarbeit |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien Profilfelder Profilfelder > Advanced Fields Forschungseinrichtungen Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 05 Dec 2024 07:38 |
| Letzte Änderung: | 06 Dec 2024 06:59 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/91332 |