Sauerstoffsensoren; Signalerzeugung Beim Amperometrischen Sensor - Endress+Hauser Liquistation CSF48 Betriebsanleitung

Sauerstoffsensoren

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 Elektrolyt-
film und wird an der Kathode umgesetzt.
An der Kathode liegt damit quasi kein molekularer Sauerstoff vor. Hier herscht große Zehrung, der Sau-
erstoffpartialdruck 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 Diffusion-
sperre, d.h. Sauerstoffmoleküle wandern entsprechend dem Partialdruckunterschied durch die Memb-
ran.
Zusammengefasst ergeben sich zwei wichtige Eigenschaften des amperometrischen Sauerstoffsensors:
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 Sau-
erstoffpartialdruck 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 Sauerstoff-
partialdruck abhängigen Signalstrom zur Verfügung.
Der amperometrische Sauerstoffsensor ist also ein Sauerstoffpartialdrucksensor.
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