Elektrochemische Sensoren

Allgemeines Wissen rund um Gase

Elektrochemische Sensoren

Die Grundkomponenten eines elektrochemischen Sensors sind eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und üblicherweise auch eine Referenzelektrode. Diese Elektroden werden vom Sensorgehäuse umschlossen und stehen in Kontakt mit einem flüssigen Elektrolyt. Die Arbeitselektrode sitzt auf der Innenseite einer Teflonmembran, die zwar Gas, jedoch keinen Elektrolyt durchlässt.

Das Gas breitet sich im Sensor aus und fließt durch die Membran zur Arbeitselektrode. Wenn das Gas die Arbeitselektrode erreicht, führt dies zu einer elektrochemischen Reaktion; abhängig von der Art des Gases entweder zu einer Oxidation oder einer Reduktion. Beispielsweise kann Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidieren, oder Sauerstoff kann zu Wasser reduziert werden. Eine Oxidationsreaktion führt zu einem Elektronenfluss von der Tastelektrode zur Gegenelektrode durch den externen Kreislauf, und umgekehrt führt eine Reduktionsreaktion zu einem Elektronenfluss von der Gegenelektrode zur Tastelektrode. Der Elektronenfluss erzeugt elektrischen Strom, der proportional zur Gaskonzentration ist. Die Elektronik im Gerät erkennt und verstärkt den Strom und misst die Ausgangsgröße gemäß der Kalibrierung. Das Instrument zeigt dann die Gaskonzentration beispielsweise in Teilen pro Million (PPM) für Giftgassensoren und Volumenprozent für Sauerstoffsensoren an.

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