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äußerer Stromkreis
+
-
Sensorstrom
elektrolytische
Schemadarstellung eines Kohlenmonoxid-Sensors
Die Kohlenmonoxidmoleküle (CO) gelangen durch die gasdurchlässige Membran zur
Arbeitselektrode des Drei-Elektroden-Sensors. Dort findet eine chemische Reaktion
statt, die die Bildung von H + -Ionen (geladene Wasserstoffteilchen) zur Folge hat.
Diese H + -Ionen "wandern" von der Arbeitselektrode zur Gegenelektrode. An der
Gegenelektrode findet eine weitere chemische Reaktion mit Hilfe des Sauerstoffs
(O 2 ) der Frischluft statt, die im äußeren Stromkreis einen Stromfluß verursacht. Als
Maß für die Kohlenmonoxidkonzentration kann dieser Stromfluß ausgewertet wer-
den. Dabei dient die Referenzelektrode zur Stabilisierung des Sensorssignals. Die
Lebensdauer dieser Sensorart liegt bei etwa 2 Jahren.
Reaktionsgleichungen
Anode:
CO + 2H 2 O
Kathode: 1 / 2 O 2 + 2H + + 2e -
Weitere Reaktionsgleichungen
SO 2 :
SO 2 + 2H 2 O
NO:
NO + 2H 2 O
NO 2 + 2H + + 2e -
NO2:
CO
-Sensor
2
Nichtdispersiver Infrarot (NDIR)-Sensor
Kohlendioxid (CO
) besitzt im infraroten Strahlungsbereich eine ausge
2
prägte Absorptionsbande (u.a. bei ca. 4.3 µm).
Der Sensor besteht im wesentlichen aus folgenden Elementen:
- IR-Strahlungsquelle
- optische Absorptionsstrecke
- Optischer Interferenzfilter
- IR-Strahlungsdetektor
Mit Hilfe eines schmalbandigen optischen Interferenzfilters der Analysen-Wellenlänge
wird aus dem breitbandigen Spektrum einer IR-Strahlungquelle (z.B. Glühlampe) nur
dieser zur Gasanalyse notwendige Strahlungsbereich gefiltert.
Beim Durchstrahlen der Meßküvette (im Sensor integriert) wird mit zunehmender
CO 2 -Konzentration mehr IR-Strahlung absorbiert und damit das Signal des
IR-Detektors verringert.
Das CO 2 -Signal des IR-Strahlungsdetektors wird im Meßgerät mit der Temperatur im
Sensor und dem Luftdruck automatisch kompensiert.
4.4
Funktionsbeschreibung Meßzellen
Meßprinzip eines Drei-Elektroden-Sensors
Abgas
CO
+
H
+
H
wässrige
Flüssigkeit
O
2
Frischluft
CO 2 4 + 2H + + 2e -
H 2 O
H 2 SO 4 + 2H + + 2e -
HNO 3 + 3H + + 3e -
NO + H 2 O
gasdurchlässige
Mermbran
Arbeitselektrode
Referenzelektrode
Gegenelektrode
gasdurchlässige
Mermbran
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