Endress+Hauser Liquistation CSF48 Betriebsanleitung Seite 29

Liquistation CSF48
7 Sauerstoffsensoren
7.1 Signalerzeugung beim amperometrischen Sensor
Der amperometrische Sauerstoffsensor basiert auf der Reduktion von Sauerstoff an der Edelme-
tall-Kathode eines elektrolytgefüllten Systems.
Sauerstoff wandert vom Medium (z.B. Luft) kommend durch eine Membran, gelangt in den
Elektrolytfilm und wird an der Kathode umgesetzt.
An der Kathode liegt damit quasi kein molekularer Sauerstoff vor. Hier herscht große Zehrung,
der Sauerstoffpartialdruck geht gegen Null.
Vor der Membran herscht der Sauerstoffpartialdruck des Mediums. In wasserdampfgesättigter
Luft sind es unter Referenzbedingungen (1013 hPa, 20˚C) ca. 209 hPa. Der Partialdruck wirkt
als treibende Kraft, um Sauerstoffmoleküle durch die Membran zu transportieren. Die Membran
wirkt als Diffusionsperre, d.h. Sauerstoffmoleküle wandern entsprechend dem Partialdruckun-
terschied durch die Membran.
Zusammengefasst ergeben sich zwei wichtige Eigenschaften des amperometrischen Sauerstoff-
sensors:
1. Die Sauerstoffzehrung an der Kathode ist extrem groß. Sauerstoff permeiert durch die
Membran in Abhängigkeit des äußeren Sauerstoffpartialdrucks (der innere ist quasi Null)
- der äußere Sauerstoffpartialdruck ist die treibende Kraft.
2. Aufgrund der diffusionbegrenzenden Eigenschaften der Membran ist der Sauerstoffstrom
durch die Membran und damit der nachfolgend erzeugte elektrische Signalstrom direkt
proportional zum Sauerstoffpartialdruck vor der Membran, d.h. der Sensor stellt einen
linear vom Sauerstoffpartialdruck abhängigen Signalstrom zur Verfügung.
Der amperometrische Sauerstoffsensor ist also ein Sauerstoffpartialdrucksensor.
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