DE102012208387A1 - Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface - Google Patents

Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface Download PDF

Info

Publication number
DE102012208387A1
DE102012208387A1 DE201210208387 DE102012208387A DE102012208387A1 DE 102012208387 A1 DE102012208387 A1 DE 102012208387A1 DE 201210208387 DE201210208387 DE 201210208387 DE 102012208387 A DE102012208387 A DE 102012208387A DE 102012208387 A1 DE102012208387 A1 DE 102012208387A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
gas
electrodes
reduced
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210208387
Other languages
German (de)
Inventor
Dirk Liemersdorf
Andreas Schulze
Uwe Glanz
Christoph Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201210208387 priority Critical patent/DE102012208387A1/en
Publication of DE102012208387A1 publication Critical patent/DE102012208387A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

The device (110) has a sensing element (114) i.e. film structure (136), comprising passive measuring and/or small pumping electrodes (116) that are ion-conductively connected together by solid electrolytes (118). One of the electrodes is designed as a surface-reduced electrode (119) that comprises electrode surface (120) to be pointed away from the electrolytes. A contact surface (122) is in contact with the electrolytes and attached to the electrolytes and smaller than the electrode surface. The surface-reduced electrode is directly acted upon or over a gas-permeable element. The solid electrolytes are selected from zirconia -based solid electrolyte, ion-conducting solid electrolyte and oxygen ion conducting ceramic solid electrolyte.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Gaskomponente eines Gases, insbesondere eines Abgases, in einem Messgasraum, insbesondere in einem Abgastrakt, bekannt. Üblicherweise umfassen solche Vorrichtungen mindestens ein Sensorelement. Solche Sensorelemente sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, erste Auflage 2010, Seiten 160 bis 165 , beschrieben. Der Anteil der Gaskomponente des Gases kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes und/oder in Form eines Volumenanteils erfasst werden. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf ionenleitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkonium (YSZ) und/oder Skandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ).Devices are known from the prior art for detecting at least a portion of at least one gas component of a gas, in particular an exhaust gas, in a measuring gas space, in particular in an exhaust gas tract. Usually, such devices comprise at least one sensor element. Such sensor elements are for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in motor vehicles, first edition 2010, pages 160 to 165 , described. The proportion of the gas component of the gas can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage and / or in the form of a volume fraction. In particular, ceramic sensor elements are known from the prior art, which are based on the use of electrolytic properties of certain solids, ie ion-conducting properties of these solids. In particular, these solids can be ceramic solid electrolytes, such as, for example, zirconium dioxide, in particular yttrium-stabilized zirconium (YSZ) and / or scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ).

Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Lambdasonde und/oder um einen Mischpotentialsensor und/oder um einen konventionellen NOx-Grenzstrommesser handeln, besonders bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um einen keramischen integrativen NOx-Sensor handeln. Der integrative keramische NOx-Sensor kann als Realisierung eines Messprinzips betrachtet werden, bei welchem in dem integrativen keramischen Sensor zunächst auftretende sehr kleine Mengen des Gases, insbesondere eines zu detektierenden Gases, beispielsweise NOx, in einem von dem Abgas getrennten Speicher in Form einer äquivalenten Sauerstoffmenge akkumuliert werden. In einem Verfahren unter Verwendung des integrativen keramischen NOx-Sensors kann es ermöglicht sein, bei sehr geringem Anteil der Gaskomponente, insbesondere bei sehr geringen Gaskonzentrationen, beispielsweise unterhalb einer Auflösungsgrenze nach dem Stand der Technik, sowohl für ein definiertes Zeitintervall einen Durschnitts-Konzentrationswert des Anteils, insbesondere der zu detektierenden Gasspezies, zu ermitteln als auch ein kontinuierliches Sensorsignal zu generieren, insbesondere für einen Einsatz als OBD (On-Board-Diagnostic)-Sensor für zukünftige Abgasgesetzgebungen. Beispielsweise kann der keramische integrative NOx-Sensor einen Aufbau umfassen, analog zu einer Kombination aus einem konventionellen Sensor und einer weitgehend gasdicht geschlossenen Akkumulationskammer mit ein oder zwei Akkumulationselektroden. Beispielsweise kann zwischen einer Pumpelektrode (NOE) und einer ersten Hohlkammerelektrode (HKE1) Sauerstoff in eine geschlossene Kammer gepumpt werden. Beispielsweise kann sich mindestens eine dritte Elektrode (LR), insbesondere eine Luftreferenzelektrode, in einem Referenzkanal befinden, welcher beispielsweise mit einer äußeren Luftumgebung, insbesondere mit ungefähr 21% O2, in Verbindung steht. Je nach Ausführungsform kann sich eine weitere Elektrode, insbesondere eine zweite Hohlkammerelektrode (HKE2), in der geschlossenen Kammer befinden. Die weitere Elektrode kann je nach Betriebsweise mit der HKE1 zusammengelegt sein und/oder die Funktionalität beider Elektroden (HKE1 und HKE2) kann beispielsweise durch eine einzige Hohlkammerelektrode ersetzt werden, beispielsweise um eine Elektrodenzahl zu minimieren. Um eine ausreichende Ionenleitfähigkeit des das Sensorelement umfassenden Festelektrolyten zu erreichen, kann das Sensorelement durch mindestens ein Heizelement, insbesondere durch einen internen Heizer, auf eine entsprechende Betriebstemperatur eingestellt werden. An der NOE, beispielsweise einer NO-Pumpelektrode, kann die zu detektierende Gasspezies, beispielsweise NO und/oder NO2, ersetzt werden und/oder ein aus der Zersetzung gewonnener Sauerstoff-Ionenstrom kann in die Kammer geführt werden. Ein integrativer Sensor mit Akkumulationszelle, insbesondere der keramische integrative NOx-Sensor, kann weiterhin mindestens eine zusätzliche Kammer, bevorzugt zwei zusätzliche Kammern, beispielsweise eine erste Kammer und/oder eine zweite Kammer, umfassen. Weiterhin kann der integrative Sensor mindestens eine Diffusionsbarriere umfassen, bevorzugt eine erste Diffusionsbarriere und/oder eine zweite Diffusionsbarriere. Weiterhin kann der integrative NOx-Sensor mindestens eine äußere O2-Pumpelektrode (APE) und/oder mindestens eine innere O2-Pumpelektrode (IPE) umfassen. The sensor element may be, for example, a lambda probe and / or a mixed potential sensor and / or a conventional NO x limiting current meter; more preferably, the sensor element may be a ceramic integrative NO x sensor. The integrative ceramic NO x sensor can be regarded as an implementation of a measuring principle in which very small amounts of the gas, in particular of a gas to be detected, for example NO x , occur in the integrative ceramic sensor in a reservoir separate from the exhaust gas equivalent amount of oxygen to be accumulated. In a method using the integrative ceramic NO x sensor, it may be possible for a very small proportion of the gas component, especially at very low gas concentrations, for example below a resolution limit according to the prior art, for a defined time interval, an average concentration value of Proportion, in particular to detect the gas species, as well as to generate a continuous sensor signal, in particular for use as an OBD (On-Board Diagnostic) sensor for future exhaust gas legislations. For example, the ceramic integrative NO x sensor may comprise a structure analogous to a combination of a conventional sensor and a substantially gas-tight closed accumulation chamber with one or two accumulation electrodes. For example, oxygen can be pumped into a closed chamber between a pumping electrode (NOE) and a first hollow-chamber electrode (HKE1). For example, at least one third electrode (LR), in particular an air reference electrode, can be located in a reference channel, which is in communication, for example, with an external air environment, in particular with approximately 21% O 2 . Depending on the embodiment, a further electrode, in particular a second hollow-chamber electrode (HKE2), can be located in the closed chamber. Depending on the mode of operation, the further electrode can be combined with the HKE1 and / or the functionality of both electrodes (HKE1 and HKE2) can be replaced by a single hollow-chamber electrode, for example to minimize an electrode number. In order to achieve sufficient ion conductivity of the solid electrolyte comprising the sensor element, the sensor element can be set to a corresponding operating temperature by at least one heating element, in particular by an internal heater. At the NOE, for example a NO pump electrode, the gas species to be detected, for example NO and / or NO 2 , can be replaced and / or an oxygen ion stream obtained from the decomposition can be conducted into the chamber. An integrating sensor with accumulation cell, in particular the ceramic integrative NO x sensor, may further comprise at least one additional chamber, preferably two additional chambers, for example a first chamber and / or a second chamber. Furthermore, the integrative sensor may comprise at least one diffusion barrier, preferably a first diffusion barrier and / or a second diffusion barrier. Furthermore, the integrative NO x sensor may comprise at least one outer O 2 pumping electrode (APE) and / or at least one inner O 2 pumping electrode (IPE).

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik ein Messverfahren bekannt, wobei in einer von dem Abgas separierten Kammer durch einen Pumpprozess, beispielsweise aktiv durch eine Pumpspannung und/oder passiv durch eine autonome Pumpzelle, eine beispielsweise mit einer NOx-Konzentration korrelierende Menge Sauerstoff gesammelt werden kann. Üblicherweise wird in dem Messverfahren diese Kammer vor jedem neuen Zyklus leer gepumpt. Sobald ein Akkumulationsprozess beginnt wird, üblicherweise korrelierend mit der NOx-Konzentration, Sauerstoff in die Kammer transportiert, bevorzugt zwischen den Elektroden NOE und HKE1, und in der geschlossenen Kammer akkumuliert. Im Allgemeinen teilt sich das Messverfahren, insbesondere ein Messprinzip, in zwei Phasen auf. Eine erste Phase umfasst üblicherweise ein Leerpumpen der Akkumulationskammer durch einen Spannungs- oder Strom-geführten Pumpprozess auf einen definierten Anfangszustand über mindestens eine Hohlkammerelektrode, beispielsweise der HKE2, und beispielsweise die Luftreferenzelektrode (LR). Eine zugehörige Messgröße, welche beispielsweise erfasst werden kann, insbesondere eine Messgröße eines Kammerzustandes, ist üblicherweise die Nernstspannung zwischen der Hohlkammerelektrode und der Luftreferenzelektrode UHKE2-LR,mess. In einer zweiten Phase wird üblicherweise durch Anlegen einer Pumpspannung zwischen der NOE und der HKE1 der aus der NO-Zersetzung gewonnene Sauerstoff, welcher insbesondere mit der NOx-Konzentration korreliert, in die Akkumulationskammer gepumpt. In Folge erhöht sich üblicherweise die O2-Konzentration in der Akkumulationskammer. Die erste Phase kann bevorzugt ein Leerpumpen umfassen und bei der zweiten Phase kann es sich bevorzugt um eine Akkumulationsphase handeln. Bei dem zweiphasigen Messprinzip kann insbesondere eine Auswertung des Spannungsverlaufs ULR-HKE2, insbesondere in der zweiten Phase, erfolgen. Furthermore, a measuring method is known from the prior art, wherein in a separated from the exhaust gas chamber by a pumping process, for example, actively by a pumping voltage and / or passively by an autonomous pumping cell, a correlating for example with a NO x concentration amount of oxygen are collected can. Usually, in the measuring process, this chamber is pumped empty before each new cycle. As soon as an accumulation process begins, usually correlated with the NO x concentration, oxygen is transported into the chamber, preferably between the electrodes NOE and HKE 1, and accumulated in the closed chamber. In general, the measuring method, in particular a measuring principle, is divided into two phases. A first phase usually comprises an emptying of the accumulation chamber by a voltage or current-guided pumping process to a defined initial state via at least one hollow-chamber electrode, for example the HKE2, and for example the air reference electrode (LR). An associated one Measured variable, which can be detected for example, in particular a measured variable of a chamber state, is usually the Nernst voltage between the hollow chamber electrode and the air reference electrode U HKE2-LR, mess . In a second phase, the oxygen obtained from the NO decomposition, which correlates in particular with the NO x concentration, is usually pumped into the accumulation chamber by applying a pumping voltage between the NOE and the HKE 1. As a result, the O 2 concentration in the accumulation chamber usually increases. The first phase may preferably comprise emptying and the second phase may preferably be an accumulation phase. In the case of the two-phase measuring principle, in particular an evaluation of the voltage profile U LR-HKE2 , in particular in the second phase, can take place.

Eine Auswertung des Kammerzustandes, insbesondere hinsichtlich des Sauerstoffgehalts, erfolgt beispielsweise durch eine Messung der Nernstspannung zwischen der HKE2 und der LR, welche üblicherweise mit dem Sauerstoffgehalt in der Akkumulationskammer korreliert. Eine Messgröße kann beispielsweise eine Zeitdauer Δt sein, welche bis zu einem Erreichen eines definierten Schwellwertes ULR-HKE2,trigger, der Nernstspannung ULR-HKE2, notwendig ist, wobei die Nernstspannung üblicherweise mit steigender Sauerstoffkonzentration sinkt. Üblicherweise wird mit steigender NO-Konzentration die Akkumulationskammer schneller gefüllt, wobei ein schnellerer Abfall der Spannung zwischen Hohlkammerelektrode und Luftreferenzelektrode ULR-HKE2 resultiert. An evaluation of the chamber state, in particular with respect to the oxygen content, for example, by a measurement of the Nernst voltage between the HKE2 and the LR, which usually correlates with the oxygen content in the accumulation chamber. A measured variable may be, for example, a time duration Δt, which is necessary until reaching a defined threshold value U LR-HKE2, trigger , the Nernst voltage U LR-HKE2 , wherein the Nernst voltage usually decreases with increasing oxygen concentration. Usually, as the NO concentration increases, the accumulation chamber is filled faster, resulting in a faster drop in the voltage between the hollow-chamber electrode and the air reference electrode U LR-HKE2 .

WO 2010/003826 beschreibt ein Sensorelement und ein Verfahren zur Bestimmung von Gaskomponenten in Gasgemischen. Hierzu wird eine der zu bestimmenden Gaskomponente äquivalente Menge an Sauerstoff in einem gasdicht abgeschlossen inneren Raum des Sensorelements akkumuliert. Nachfolgend erfolgt eine Entfernung des akkumulierten Sauerstoffs durch Anlegen einer Pumpspannung an eine elektrochemische Pumpzelle des Sensorelements, wobei der Sauerstoff aus dem gasdicht abgeschlossenen inneren Raum des Sensorelements entfernt wird. WO 2010/003826 describes a sensor element and a method for the determination of gas components in gas mixtures. For this purpose, one of the gas component to be determined equivalent amount of oxygen is accumulated in a gas-tightly sealed inner space of the sensor element. Subsequently, a removal of the accumulated oxygen by applying a pumping voltage to an electrochemical pumping cell of the sensor element, wherein the oxygen is removed from the gas-tight sealed inner space of the sensor element.

DE 10 2009 047 359 A1 beschreibt ein Verfahren, welches folgende Phasen aufweist: eine Initialisierungsphase, wobei in der Initialisierungsphase ein Herstellen oder Wiederherstellen eines definierten Ausgangszustands in einer gasdichten Kammer durch Pumpen erfolgt und eine Akkumulationsphase, wobei in der Akkumulationsphase eine Akkumulation einer Menge an Sauerstoff in der gasdichten Kammer durch Pumpen über eine Pumpzelle erfolgt, wobei die Menge an Sauerstoff ein Maß für einen Teil der Gasspezies in dem Messgas darstellt. DE 10 2009 047 359 A1 describes a method which has the following phases: an initialization phase, wherein in the initialization phase establishing or restoring a defined initial state in a gas-tight chamber by pumping and an accumulation phase, wherein in the accumulation phase accumulation of an amount of oxygen in the gas-tight chamber by pumping via a pumping cell, wherein the amount of oxygen is a measure of a part of the gas species in the measuring gas.

WO 2011/069733 A1 beschreibt einen Festelektrolytsensor mit zwei Pumpzellen zur Messung von Stickoxiden und ein Verfahren zur Erfassung eines Anteils mindestens einer Gasspezies in einem Messgasraum. Das Verfahren weist eine Initialisierungsphase auf, wobei in der Initialisierungsphase ein Herstellen oder Wiederherstellen eines definierten Ausganszustandes in einer gasdichten Kammer durch Pumpen erfolgt, und eine Akkumulationsphase, wobei in der Akkumulationsphase eine Akkumulation einer Menge an Sauerstoff in der gasdichten Kammer durch Pumpen über eine Pumpzelle erfolgt, wobei die Menge an Sauerstoff ein Maß für einen Anteil der Gasspezies in dem Messgas darstellt. Aus einem Potentialverlauf des Potentials einer Messelektrode wird auf den Anteil der Gasspezies geschlossen. WO 2011/069733 A1 describes a solid electrolyte sensor with two pump cells for measuring nitrogen oxides and a method for detecting a proportion of at least one gas species in a sample gas space. The method has an initialization phase, wherein in the initialization phase, a manufacturing or restoring a defined Ausganszustandes in a gas-tight chamber by pumping, and an accumulation phase, wherein in the accumulation phase, an accumulation of an amount of oxygen in the gas-tight chamber by pumping via a pumping cell wherein the amount of oxygen is a measure of a proportion of the gas species in the measurement gas. From a potential curve of the potential of a measuring electrode is closed to the proportion of gas species.

WO 2010/003820 A1 beschreibt ein Verfahren zur Messung einer Gasspezies geringer Konzentration gekennzeichnet durch die Schritte: Akkumulation einer der Konzentration der zu messenden Gasspezies äquivalenten Menge an Sauerstoff durch Pumpen in eine gasdichte Kammer, Detektion einer charakteristischen Konzentrationsschwelle des akkumulierten Gases durch Spannungsmessung, Bestimmung des Zeitintervalls Δt zum Erreichen der charakteristischen Konzentrationsschwelle des akkumulierten Gases und einer Wiederherstellung eines definierten Ausgangszustandes in der gasdichten Kammer durch Pumpen. WO 2010/003820 A1 describes a method for measuring a low concentration gas species characterized by the steps of: accumulating an amount of oxygen equivalent to the concentration of the gas species to be measured by pumping into a gas tight chamber, detecting a characteristic concentration threshold of the accumulated gas by measuring voltage, determining the time interval Δt to reach the Characteristic concentration threshold of the accumulated gas and a restoration of a defined initial state in the gastight chamber by pumping.

Als Elektrodenmaterial, insbesondere der Elektroden der Vorrichtungen und Sensorelemente, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind und beispielsweise oben beschrieben sind, werden standardmäßig so genannte Cermet-Elektroden, umfassend ein keramisches sauerstoffionenleitendes Stützgerüst und elektrisch leitende Edelmetallanteile, meist Platin, eingesetzt. Die Cermet-Elektroden beinhalten üblicherweise ein offen-poröses System, welches durch seine große Oberfläche und/oder Dreiphasengrenze eine möglichst hohe Pumpfähigkeit für Sauerstoff erzielt. Verbunden mit einer großen Zweiphasengrenze und/oder einer großen Dreiphasengrenze ist üblicherweise gleichzeitig eine hohe Doppelschichtkapazität der Elektroden. Die Cermet-Elektroden können, insbesondere in einem Standard-Elektroden-Aufbau, mehrere Körner umfassen, beispielsweise Pt-Körner und/oder YSZ-Körner. Diese Körner können beispielsweise auf mindestens einer YSZ-Folie und/oder auf mindestens einer YSZ-Schicht angeordnet sein. Beispielsweise kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Elektrode flächig auf einer ionenleitenden Festelektrolytschicht aufgebracht sein. Bei der Festelektrolytschicht kann es sich sowohl um eine Folie als auch um eine gedruckte Schicht handeln. Wesentlich ist hierbei üblicherweise, dass die gesamte Elektrodenpaste flächig auf die Folie aufgetragen wird, insbesondere bei einer Herstellung, und somit im gesamten Bereich mit der Folie in Verbindung steht. Beispielsweise kann der Standard-Elektrodenaufbau weiterhin eine Zuleitung und eine Zuleitungsisolation umfassen. As electrode material, in particular the electrodes of the devices and sensor elements, as are known from the prior art and described above, for example, so-called cermet electrodes, comprising a ceramic oxygen ion-conducting scaffold and electrically conductive precious metal components, usually platinum, are used as standard. The cermet electrodes usually include an open-porous system, which achieves the highest possible pumpability for oxygen due to its large surface area and / or three-phase boundary. Associated with a large two-phase boundary and / or a large three-phase boundary is usually simultaneously a high double-layer capacitance of the electrodes. The cermet electrodes may, especially in a standard electrode configuration, comprise a plurality of grains, for example Pt grains and / or YSZ grains. These grains may for example be arranged on at least one YSZ film and / or on at least one YSZ layer. For example, an electrode known from the prior art can be applied in a planar manner to an ion-conducting solid electrolyte layer. The solid electrolyte layer may be both a film and a printed layer. In this case, it is usually essential that the entire electrode paste is applied flatly to the film, in particular during manufacture, and thus throughout the entire range the film is in communication. For example, the standard electrode assembly may further include a lead and a lead insulation.

Die bekannten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik weisen einige Nachteile auf. Beispielsweise werden im Stand der Technik standardmäßig für alle Pumpelektroden und Messelektroden gleiche Elektrodenstrukturen verwendet, nur bei NOx-Sensoren werden ggf. zusätzliche Au- oder Rh-Anteile zugegeben, insbesondere zu den Elektrodenstrukturen. Hierdurch besteht üblicherweise der Nachteil, dass die Elektroden nicht auf die eigentlichen, teilweise sehr verschiedenen, Elektrodenfunktionen optimiert sind. Üblicherweise werden die Elektroden auf eine hohe Pumpfähigkeit getrimmt und sowohl für Hochleistungspumpzellen als auch für gering pumpende Zellen sowie für reine Messzellen verwendet. Dies hat jedoch im Allgemeinen den Nachteil, dass hiermit gleichzeitig eine hohe Elektrodenkapazität verbunden ist, welche üblicherweise zu schlechteren dynamischen Eigenschaften der Elektroden, beispielsweise zu langen Umladezeiten der Elektroden, führt und folglich zu schlechteren dynamischen Eigenschaften des Sensorsignals. Beispielsweise werden im Stand der Technik auch für gering-pumpende und passiv-messende Elektroden und/oder Zellen hochporöse und damit hoch pumpfähige Elektroden mit hoher Zweiphasengrenze und/oder Dreiphasengrenze eingesetzt. Damit verbunden ergeben sich üblicherweise aufgrund einer zugehörigen hohen Elektrodenkapazität, im wesentlichen bestimmt durch die elektrochemische Doppelschicht zwischen einem Pt-Elektrodensystem und der YSZ-Folie, langsame Umladeprozesse, welche beispielsweise die dynamischen Eigenschaften und/oder die Signalqualität verschlechtern. Wünschenswert wäre daher eine Erhöhung der Signalqualität und/oder der Signaldynamik von keramischen Abgassensoren, beispielsweise von integrativen keramischen NOx-Sensoren und/oder von Lambdasonden. The known devices of the prior art have some disadvantages. For example, in the prior art, the same electrode structures are used as standard for all pumping electrodes and measuring electrodes, only with NO x sensors, if necessary, are additional Au or Rh components added, in particular to the electrode structures. As a result, there is usually the disadvantage that the electrodes are not optimized to the actual, sometimes very different, electrode functions. Usually, the electrodes are trimmed to a high pumpability and used both for high power pumping cells and for low pumping cells as well as for pure measuring cells. However, this generally has the disadvantage that at the same time a high electrode capacity is connected, which usually leads to poorer dynamic properties of the electrodes, for example to long recharging times of the electrodes, and consequently to poorer dynamic properties of the sensor signal. For example, highly porous and thus highly pumpable electrodes with a high two-phase limit and / or three-phase limit are also used in the prior art for low-pumping and passive-measuring electrodes and / or cells. Associated with this, usually due to an associated high electrode capacitance, essentially determined by the electrochemical double layer between a Pt electrode system and the YSZ film, slow reloading processes occur, which, for example, impair the dynamic properties and / or the signal quality. It would therefore be desirable to increase the signal quality and / or the signal dynamics of ceramic exhaust gas sensors, for example of integrative ceramic NO x sensors and / or lambda probes.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird dementsprechend eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Gaskomponente eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeidet. Bei dem Anteil der Gaskomponente kann es sich beispielsweise um einen Partialdruck und/oder einen Prozentsatz und/oder einen Volumenanteil mindestens einer Gaskomponente handeln. Bei der Gaskomponente kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas handeln. Bevorzugt kann es sich bei der Gaskomponente um eine oder mehrere der folgenden Gaskomponenten handeln: O2, NOx, NO, NO2, CO, HC (oder allgemein Kohlenwasserstoffe) und NH3. Prinzipiell können auch andere Arten von Gaskomponenten und/oder Kombinationen von Gaskomponenten erfasst werden. Bei dem Messgasraum kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Raum handeln, welcher mit dem Gas beaufschlagt ist und/oder beaufschlagbar ist. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt handeln, insbesondere einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftanlage, beispielsweise ein Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs. Accordingly, a device is proposed for detecting at least a portion of at least one gas component of a gas in a measuring gas space, which at least largely avoids the disadvantages of known devices. The proportion of the gas component may be, for example, a partial pressure and / or a percentage and / or a volume fraction of at least one gas component. The gas component may in principle be any gas. Preferably, the gas component may be one or more of the following gas components: O 2 , NO x , NO, NO 2 , CO, HC (or generally hydrocarbons), and NH 3 . In principle, other types of gas components and / or combinations of gas components can also be detected. In principle, the measurement gas space can be any space which is exposed to the gas and / or can be acted upon. Particularly preferably, the measuring gas space may be an exhaust gas tract, in particular an exhaust gas tract of a combustion power plant, for example an exhaust gas tract of a motor vehicle.

Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Sensorelement. Bei dem Sensorelement kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer der Gaskomponenten handeln. Bei dem Sensorelement kann es sich insbesondere um ein Sensorelement zum Nachweis von Sauerstoff und/oder Stickoxiden in einem Abgas einer Verbrennungsmaschine handeln. Bei dem Sensorelement kann es sich bevorzugt um ein elektrochemisches Sensorelement handeln. Bei der Erfassung kann es sich prinzipiell um eine qualitative Erfassung, besonders bevorzugt um eine quantitative Erfassung, handeln. Bei dem Gas kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Gas um ein Abgas, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, besonders bevorzugt in einem Kraftfahrzeug und/oder in einer Heizanlage, handeln. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Lambdasonde, insbesondere um eine Lambda-Sprungsonde, und/oder eine Breitbandlambdasonde und/oder einen Mischpotentialsensor und/oder einen konventionellen NOx-Sensor und/oder einen keramischen integrativen NOx-Sensor handeln. The device comprises at least one sensor element. In principle, the sensor element can be any device for detecting at least one of the gas components. The sensor element may in particular be a sensor element for detecting oxygen and / or nitrogen oxides in an exhaust gas of an internal combustion engine. The sensor element may preferably be an electrochemical sensor element. The detection may in principle be a qualitative detection, particularly preferably a quantitative detection. The gas may in principle be any gas. Particularly preferably, the gas may be an exhaust gas, for example an internal combustion engine, particularly preferably in a motor vehicle and / or in a heating system. The sensor element may be, for example, a lambda probe, in particular a lambda jump probe, and / or a broadband lambda probe and / or a mixed potential sensor and / or a conventional NO x sensor and / or a ceramic integrated NO x sensor.

Das Sensorelement umfasst mindestens zwei Elektroden. Bei einer Elektrode kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Leiter handeln, welcher insbesondere in einem Zusammenspiel mit einem weiteren elektrischen Leiter, insbesondere einer Gegenelektrode, mit einem zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode befindlichen Medium in Wechselwirkung steht. Die Elektrode kann beispielsweise durch mindestens eine Zuleitung, insbesondere eine Elektrodenzuleitung, mit einer elektrischen Spannung und/oder mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden. Beispielsweise kann die Elektrode an mindestens einer chemischen Reaktion, insbesondere an mindestens einer elektrochemischen Reaktion, teilnehmen. The sensor element comprises at least two electrodes. An electrode may, for example, be an electrical conductor which, in particular in interaction with another electrical conductor, in particular a counterelectrode, interacts with a medium located between the electrode and the counterelectrode. The electrode can be acted upon, for example, by at least one feed line, in particular an electrode feed line, with an electrical voltage and / or with an electrical current. For example, the electrode may participate in at least one chemical reaction, in particular at least one electrochemical reaction.

Bei einer Elektrode kann es sich insbesondere um ein elektronenleitendes Element handeln, an welchem eine Umwandlung eines Elektronenstroms in einen Ionenstrom und/oder eines Ionenstroms in einen Elektronenstrom stattfinden kann, insbesondere an einer Zweiphasengrenze und/oder einer Dreiphasengrenze der Elektrode. Bei der Elektrode kann es sich beispielsweise um eine poröse Elektrode handeln, wobei die poröse Elektrode zumindest teilweise metallische und/oder keramische Bestandteile umfassen kann, bevorzugt kann die poröse Elektrode aus metallischen und keramischen Bestandteilen zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann die Elektrode mindestens eine Fläche oder mindestens eine Schicht aufweisen, welche zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Material hergestellt ist. Insbesondere kann dies mindestens eine metallische Fläche und/oder mindestens eine metallische Schicht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrode auch mindestens eine Fläche und/oder mindestens eine Schicht eines Verbundmaterials aufweisen, welches mindestens ein metallisches Material umfasst. Beispielsweise kann die Elektrode mindestens eine Fläche und/oder mindestens eine Schicht mit mindestens einem Metall-Keramik-Verbundmaterial (CERMET) aufweisen. Die Elektrode soll insbesondere in Kontakt mit dem Festelektrolyten stehen, also mindestens eine Grenzfläche zu dem Festelektrolyten aufweisen, so dass an der Elektrode ein elektrischer Strom in einen Ionenstrom durch den Festelektrolyten umgewandelt werden kann oder umgekehrt. Alternativ oder zusätzlich kann an der Elektrode eine Oxidation und/oder Reduktion von Gasmolekülen stattfinden und/oder eine Umwandlung von Gasmolekülen in Ionen oder umgekehrt. Beispielsweise kann an der Elektrode ein Einbau von Ionen in den Festelektrolyten erfolgen, beispielsweise eine Umwandlung molekularen Sauerstoffs in Sauerstoffionen und ein Einbau der Sauerstoffionen in den Festelektrolyten. Alternativ kann beispielsweise an der Elektrode ein Ausbau von Ionen aus dem Festelektrolyten erfolgen, beispielsweise ein Ausbau von Sauerstoffionen, und eine Erzeugung entsprechender Gasmoleküle, beispielsweise molekularen Sauerstoffs. Die Elektrode kann insbesondere über den Festelektrolyten mit mindestens einer Gegenelektrode verbunden sein, so dass zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode eine Spannung messbar ist, insbesondere eine Nernstspannung, und/oder dass zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ein Strom fließen kann, beispielsweise ein Pumpstrom. An electrode may in particular be an electron-conducting element, at which a conversion of an electron current into an ion current and / or an ion current into an electron current can take place, in particular at a two-phase boundary and / or a three-phase boundary of the electrode. The electrode may, for example, be a porous electrode, wherein the porous electrode is at least partially metallic and / or ceramic components Preferably, the porous electrode may be composed of metallic and ceramic components. For example, the electrode may have at least one surface or at least one layer, which is made at least partially from at least one metallic material. In particular, this may be at least one metallic surface and / or at least one metallic layer. Alternatively or additionally, the electrode may also have at least one surface and / or at least one layer of a composite material comprising at least one metallic material. For example, the electrode may have at least one surface and / or at least one layer with at least one metal-ceramic composite material (CERMET). The electrode should in particular be in contact with the solid electrolyte, ie have at least one interface with the solid electrolyte, so that an electric current can be converted into an ion current through the solid electrolyte at the electrode or vice versa. Alternatively or additionally, an oxidation and / or reduction of gas molecules take place at the electrode and / or a conversion of gas molecules into ions or vice versa. For example, an incorporation of ions into the solid electrolyte can take place at the electrode, for example a conversion of molecular oxygen into oxygen ions and incorporation of the oxygen ions in the solid electrolyte. Alternatively, for example, an expansion of ions from the solid electrolyte can take place at the electrode, for example an expansion of oxygen ions, and a generation of corresponding gas molecules, for example molecular oxygen. The electrode may in particular be connected via the solid electrolyte to at least one counterelectrode, so that a voltage can be measured between the electrode and the counterelectrode, in particular a Nernst voltage, and / or that a current can flow between the electrode and the counterelectrode, for example a pumping current.

Bei der Elektrode kann es sich insbesondere um eine Platinelektrode handeln und/oder eine Elektrode, welche Platin umfasst. Besonders bevorzugt kann die Elektrode zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Material aufgebaut sein. Beispielsweise kann es sich bei der Elektrode um eine Cermet-Elektrode handeln, umfassend beispielsweise ein keramisches sauerstoffionenleitendes Stützgerüst und/oder elektrisch leitende Edelmetallanteile, beispielsweise Platin-Anteile. Die Elektrode kann beispielsweise ein offen-poröses System umfassen. Bei einer Elektrode kann es sich insbesondere um einen elektrischen Leiter handeln, welcher nicht vollständig von einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Isolator, umschlossen und/oder bedeckt ist. The electrode may in particular be a platinum electrode and / or an electrode which comprises platinum. Particularly preferably, the electrode can be constructed at least partially from at least one metallic material. By way of example, the electrode may be a cermet electrode comprising, for example, a ceramic oxygen ion-conducting scaffold and / or electrically conductive precious metal moieties, for example platinum moieties. The electrode may comprise, for example, an open-porous system. An electrode may in particular be an electrical conductor which is not completely enclosed and / or covered by an electrically insulating material, in particular an insulator.

Die Elektroden sind über mindestens einen Festelektrolyten ionenleitend verbunden. Bei dem Festelektrolyt kann es sich insbesondere um einen keramischen Festelektrolyten handeln, vorzugsweise um einen sauerstoffionenleitenden keramischen Festelektrolyten, beispielsweise um einen auf Zirkoniumdioxid basierenden Festelektrolyten. Beispielsweise kann es sich bei dem Festelektrolyten um einen Festelektrolyten, wie oben beschrieben, handeln. Unter dem Ausdruck „ionenleitend verbunden“ kann insbesondere verstanden werden, dass durch den Festelektrolyten zwischen den beiden Elektroden ein Ionenstrom fließen kann. Beispielsweise kann mindestens ein mechanischer und/oder elektrischer Kontakt zwischen dem Festelektrolyten und den Elektroden vorhanden sein. Bei dem Festelektrolyten kann es sich beispielsweise um eine YSZ-Folie handeln. Mindestens eine der Elektroden ist als flächenreduzierte Elektrode ausgestaltet. Prinzipiell kann das Sensorelement auch zwei flächenreduzierte Elektroden umfassen. Beispielsweise können alle Elektroden des Sensorelements flächenreduzierte Elektroden sein. Die flächenreduzierte Elektrode weist mindestens eine von dem Festelektrolyten weg weisende Elektrodenoberfläche und mindestens eine dem Festelektrolyten zuweisende Kontaktfläche in Kontakt mit dem Festelektrolyten auf. Bei der Elektrodenoberfläche kann es sich beispielsweise um eine Oberfläche der Elektrode handeln, welche dem Gas aus dem Messgasraum direkt und/oder über mindestens ein gasdurchlässiges Element ausgesetzt ist und/oder welche einer Atmosphäre in einem von dem Messgasraum getrennt ausgebildeten Raum, beispielsweise einem Referenzgasraum, direkt und/oder über ein gasdurchlässiges Element ausgesetzt ist. Bei der Elektrodenoberfläche kann es sich insbesondere um eine Fläche zwischen der Elektrode und dem Gas handeln. Bei der Kontaktfläche kann es sich insbesondere um eine Fläche der Elektrode handeln, welche in direktem Kontakt mit dem Festelektrolyten, beispielsweise mindestens einer Festelektrolytfolie, ist. Die Kontaktfläche kann beispielsweise mindestens eine Zweiphasengrenze und/oder mindestens eine Dreiphasengrenze, insbesondere zwischen dem Festelektrolyten und/oder dem Gas und/oder der Elektrode, aufweisen. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Dreiphasengrenze um einen Bereich innerhalb der Elektrode, insbesondere als poröse Elektrode, und dem Gas und/oder dem Messgas und/oder dem Sauerstoff und/oder dem Anteil des Gases und/oder dem Abgas handeln. Die Kontaktfläche und/oder die Elektrodenoberfläche können jeweils separate Teilflächen umfassen. Beispielsweise können die Kontaktfläche und/oder die Elektrodenoberfläche jeweils zusammenhängend und/oder separat ausgestaltet sein. The electrodes are connected in an ion-conducting manner via at least one solid electrolyte. The solid electrolyte may in particular be a ceramic solid electrolyte, preferably an oxygen ion-conducting ceramic solid electrolyte, for example a zirconia-based solid electrolyte. For example, the solid electrolyte may be a solid electrolyte as described above. By the term "ionically conductive" it can be understood, in particular, that an ionic current can flow through the solid electrolyte between the two electrodes. For example, at least one mechanical and / or electrical contact between the solid electrolyte and the electrodes may be present. The solid electrolyte may be, for example, a YSZ film. At least one of the electrodes is configured as a surface-reduced electrode. In principle, the sensor element can also comprise two area-reduced electrodes. For example, all the electrodes of the sensor element can be surface-reduced electrodes. The area-reduced electrode has at least one electrode surface facing away from the solid electrolyte and at least one contact surface facing the solid electrolyte in contact with the solid electrolyte. The electrode surface may, for example, be a surface of the electrode which is exposed to the gas from the measurement gas space directly and / or via at least one gas-permeable element and / or which of an atmosphere in a space formed separately from the measurement gas space, for example a reference gas space. is exposed directly and / or via a gas-permeable element. In particular, the electrode surface may be an area between the electrode and the gas. The contact surface may in particular be a surface of the electrode which is in direct contact with the solid electrolyte, for example at least one solid electrolyte film. The contact surface may have, for example, at least one two-phase boundary and / or at least one three-phase boundary, in particular between the solid electrolyte and / or the gas and / or the electrode. Particularly preferably, the three-phase boundary may be an area within the electrode, in particular a porous electrode, and the gas and / or the measurement gas and / or the oxygen and / or the proportion of the gas and / or the exhaust gas. The contact surface and / or the electrode surface may each comprise separate partial surfaces. By way of example, the contact surface and / or the electrode surface can each be designed to be continuous and / or separate.

Die Kontaktfläche ist kleiner als die Elektrodenoberfläche. Beispielsweise kann die Ausdehnung der Kontaktfläche kleiner sein als die Ausdehnung der Elektrodenoberfläche. Insbesondere kann eine Grenzfläche zwischen der Elektrode und dem Festelektrolyten kleiner sein als eine Grenzfläche zwischen der Elektrode und dem Gas. Bei der Grenzfläche kann es sich bevorzugt um eine Zweiphasengrenze und/oder um eine Dreiphasengrenze handeln.The contact area is smaller than the electrode surface. For example, the extent of the contact surface may be smaller than the extent the electrode surface. In particular, an interface between the electrode and the solid electrolyte may be smaller than an interface between the electrode and the gas. The interface may preferably be a two-phase boundary and / or a three-phase boundary.

Die flächenreduzierte Elektrode kann direkt oder über mindestens ein gasdurchlässiges Element mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar sein. Bei dem gasdurchlässigen Element kann es sich beispielsweise um mindestens eine Diffusionsbarriere handeln. Unter der Diffusionsbarriere kann beispielsweise eine Schicht aus einem Material verstanden werden, welche eine Strömung des Gases und/oder eines Fluides unterdrückt, währenddessen die Schicht eine Diffusion des Gases und/oder des Fluides und/oder von Ionen fördert. Bei dem gasdurchlässigen Element kann es sich insbesondere um ein poröses Element, beispielsweise um eine poröse Schicht, beispielsweise um eine Schutzschicht, handeln. Beispielsweise kann die flächenreduzierte Elektrode direkt oder über mindestens ein gasdurchlässiges Element mit einem Referenzgas, beispielsweise aus einem Referenzgasraum und/oder aus der Umgebungsluft, beaufschlagbar sein. Die flächenreduzierte Elektrode kann beispielsweise mit mindestens einem Hohlraum und/oder mindestens einem Referenzgasraum und/oder mindestens einem Referenzgaskanal und/oder mindestens einem Messgasraum, beispielsweise einem Referenzluftkanal, verbunden sein. Bei dem Hohlraum kann es sich beispielsweise um mindestens eine Hohlkammer und/oder mindestens eine Akkumulationskammer handeln. Unter dem Hohlraum kann ein Raum innerhalb des Sensorelements verstanden werden, welcher zwar baulich von dem Messgasraum separiert ist, welcher aber dennoch mit dem Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar sein kann, beispielsweise über mindestens einen Gaszutrittsweg und/oder über die Diffusionsbarriere, und/oder bei welchem ein Austausch, insbesondere zumindest eines Teils des Gases und/oder eines Teils des Anteils des Gases, durch mindestens einen Pumpprozess, beispielsweise von Sauerstoffionen, in den Hohlraum erfolgen kann, beispielsweise in die Akkumulationskammer und/oder in die Hohlkammer, insbesondere bei einer Akkumulationskammer des integrativen NOx-Sensors, da es in diesem Falle üblicherweise keinen direkten Gaszutritt, insbesondere keinen Gaszutrittsweg, gibt. Beispielsweise kann es sich bei dem Hohlraum um eine teilweise oder vollständig geschlossene Kammer handeln, wobei ein Zugang zu dem Gas, insbesondere zu dem Abgas, durch mindestens einen Pumpvorgang und/oder mindestens einen Pumpprozess möglich sein kann. Bei dem Hohlraum kann es sich beispielsweise um eine Kammer handeln. Der Hohlraum und/oder der Referenzgasraum und/oder der Referenzgaskanal können ganz oder teilweise offen ausgestaltet sein, können jedoch auch ganz oder teilweise mit mindestens einem gasdurchlässigen Medium angefüllt sein, beispielsweise einem porösen Medium, beispielsweise porösem Aluminiumoxid. Der Hohlraum und/oder der Referenzgasraum können insbesondere ausgestaltet sein, um einen Vorrat einer Gaskomponente, beispielsweise von Sauerstoff und/oder von Luft, zu speichern, beispielsweise bevor dieser Vorrat ggf. an einen anderen Raum abgegeben werden kann. Unter dem Ausdruck „beaufschlagbar“ kann insbesondere verstanden werden, dass die flächenreduzierte Elektrode, insbesondere die Elektrodenoberfläche, Kontakt zu dem Gas aus dem Messgasraum und/oder dem Referenzgas hat und/oder von diesem umspült wird und/oder von diesem überströmt wird. The area-reduced electrode can be acted upon directly or via at least one gas-permeable element with gas from the sample gas space. The gas-permeable element may be, for example, at least one diffusion barrier. For example, the diffusion barrier can be understood as meaning a layer of a material which suppresses a flow of the gas and / or a fluid, during which the layer promotes diffusion of the gas and / or the fluid and / or ions. The gas-permeable element may in particular be a porous element, for example a porous layer, for example a protective layer. For example, the area-reduced electrode can be acted upon directly or via at least one gas-permeable element with a reference gas, for example from a reference gas space and / or from the ambient air. The area-reduced electrode can be connected, for example, to at least one cavity and / or at least one reference gas space and / or at least one reference gas channel and / or at least one sample gas space, for example a reference air channel. The cavity can be, for example, at least one hollow chamber and / or at least one accumulation chamber. The cavity may be understood to mean a space within the sensor element which, although structurally separated from the measurement gas space, can nevertheless be exposed to the gas from the measurement gas space, for example via at least one gas access path and / or via the diffusion barrier, and / or at which an exchange, in particular at least a portion of the gas and / or a portion of the gas, by at least one pumping process, such as oxygen ions, can be carried into the cavity, for example in the accumulation chamber and / or in the hollow chamber, in particular in an accumulation chamber of the integrative NO x sensor, since in this case there is usually no direct gas inlet, in particular no gas access path. For example, the cavity may be a partially or completely closed chamber, wherein access to the gas, in particular to the exhaust gas, may be possible by at least one pumping process and / or at least one pumping process. The cavity may be, for example, a chamber. The cavity and / or the reference gas space and / or the reference gas channel may be wholly or partially open, but may also be wholly or partially filled with at least one gas-permeable medium, for example a porous medium, for example porous alumina. The cavity and / or the reference gas space may in particular be designed to store a supply of a gas component, for example of oxygen and / or air, for example, before this supply can possibly be delivered to another room. The term "acted upon" may in particular be understood to mean that the area-reduced electrode, in particular the electrode surface, makes contact with the gas from the sample gas space and / or the reference gas and / or is surrounded by it and / or is overflowed by it.

Die flächenreduzierte Elektrode kann ganz oder teilweise in mindestens einem von dem Messgasraum getrennt ausgebildeten Gasraum angeordnet sein. Bei dem Gasraum kann es sich beispielsweise um den Hohlraum und/oder um den Referenzgaskanal und/oder um den Referenzgasraum und/oder um die Kammer handeln. Prinzipiell kann es sich bei dem Gasraum um einen zumindest teilweise von dem Messgas getrennt ausgebildeten Raum, beispielsweise einen vollständig, insbesondere ganz, von dem Messgas getrennt ausgebildeten Raum, handeln. Der Gasraum kann beispielsweise bei einer Breitbandlambdasonde oder bei einem NOx-Sensor ein Hohlraum sein. Beispielsweise kann der Gasraum auch ein Luftkanal und/oder ein Abluftkanal und/oder der Referenzgaskanal sein, beispielsweise bei einer Breitbandlambdasonde oder einer Sprungsonde. The area-reduced electrode may be arranged completely or partially in at least one gas space formed separately from the measurement gas space. The gas space may be, for example, the cavity and / or the reference gas channel and / or the reference gas space and / or the chamber. In principle, the gas space may be a space which is at least partially separated from the measurement gas, for example a space that is completely, in particular completely, separated from the measurement gas. The gas space may be, for example, a cavity in a broadband lambda probe or in the case of a NO x sensor. For example, the gas space may also be an air duct and / or an exhaust duct and / or the reference gas duct, for example in the case of a broadband lambda probe or a jumping probe.

Die Kontaktfläche kann eine Größe kleiner als 90 %, insbesondere kleiner als 80 % und besonders bevorzugt kleiner als 60 % der Größe der Elektrodenoberfläche aufweisen. Beispielsweise kann ein Größenunterschied, insbesondere hinsichtlich einer Fläche, zwischen der Kontaktfläche und der Elektrodenoberfläche funktionsangepasst sein, insbesondere für die jeweilige Sensorfunktion der Elektrode, insbesondere die flächenreduzierten Elektrode. Das Sensorelement kann Elektroden, insbesondere mindestens eine flächenreduzierte Elektrode, mit unterschiedlichen Größenunterschieden umfassen. Ein hoher, insbesondere deutlicher, Größenunterschied zwischen der Kontaktfläche und der Elektrodenoberfläche kann insbesondere bei gering-pumpenden Zellen, insbesondere bei Elektroden von gering-pumpenden Zellen, und/oder passiv-messenden Zellen, insbesondere bei Elektroden von passiv-messenden Zellen, insbesondere passiv-messenden Elektroden, wünschenswert sein. The contact surface may have a size less than 90%, in particular less than 80% and particularly preferably less than 60% of the size of the electrode surface. For example, a difference in size, in particular with regard to a surface, between the contact surface and the electrode surface may be functionally adapted, in particular for the respective sensor function of the electrode, in particular the area-reduced electrode. The sensor element may comprise electrodes, in particular at least one area-reduced electrode, with different size differences. A high, in particular clear, difference in size between the contact surface and the electrode surface can be used in particular for low-pumping cells, in particular for electrodes of low-pumping cells, and / or passive-measuring cells, in particular for electrodes of passive-measuring cells, in particular passively measuring electrodes, be desirable.

Die Größe, insbesondere die Fläche, der Kontaktfläche kann durch mindestens eine Isolationsschicht im Vergleich zu der Größe, insbesondere der Fläche, der Elektrodenoberfläche verringert sein. Die Isolationsschicht kann zumindest teilweise zwischen der flächenreduzierten Elektrode und dem Festelektrolyten angeordnet sein. Bei der Isolationsschicht kann es sich prinzipiell um mindestens eine Schicht eines isolierenden, insbesondere elektrisch und/oder ionisch isolierenden, Materials handeln. Die Isolationsschicht kann beispielsweise mindestens ein isolierendes keramisches Material und/oder mindestens ein nicht-metallisches Material aufweisen. Beispielsweise kann die Isolationsschicht ganz oder teilweise aus einem nichtleitenden Metalloxid hergestellt sein, beispielsweise einem Aluminiumoxid, beispielsweise Al2O3 und/oder beispielsweise ganz oder teilweise aus einem nicht ionisch leitenden und/oder elektrisch leitenden oder gering ionisch leitenden und/oder gering elektrisch leitenden Zirkoniumdioxid und/oder einem geeigneten yttriumdotierten Zirkoniumdioxid. Die Isolationsschicht kann insbesondere teilweise die flächenreduzierte Elektrode gegenüber dem Festelektrolyten isolieren, insbesondere elektrisch isolieren und/oder ionisch isolieren. Die Isolationsschicht kann insbesondere eingerichtet sein, um eine Verbindung, insbesondere mindestens eine ionisch leitende Verbindung und/oder mindestens eine elektrische Verbindung, zwischen der flächenreduzierte Elektrode und dem Festelektrolyten zumindest teilweise zu verhindern und/oder zu unterdrücken. The size, in particular the area, of the contact surface can be reduced by at least one insulating layer in comparison to the size, in particular the surface, of the electrode surface. The insulation layer can at least be partially disposed between the area-reduced electrode and the solid electrolyte. In principle, the insulating layer can be at least one layer of an insulating, in particular electrically and / or ionically insulating, material. The insulation layer may comprise, for example, at least one insulating ceramic material and / or at least one non-metallic material. For example, the insulating layer may be wholly or partly made of a non-conductive metal oxide, for example an alumina, for example Al 2 O 3 and / or for example wholly or partly of a non-ionic conductive and / or electrically conductive or low ionic conductive and / or low electrical conductive Zirconia and / or a suitable yttrium-doped zirconia. In particular, the insulating layer can partially insulate, in particular electrically isolate and / or ionically isolate the areal reduced electrode from the solid electrolyte. In particular, the insulation layer may be designed to at least partially prevent and / or suppress a compound, in particular at least one ionically conductive compound and / or at least one electrical connection, between the area-reduced electrode and the solid electrolyte.

Die Isolationsschicht kann insbesondere mindestens eine Öffnung aufweisen, insbesondere mindestens ein Fenster, wobei die Öffnung von der Isolationsschicht vorzugsweise vollständig umschlossen ist. Durch die Öffnung der Isolationsschicht hindurch kann die flächenreduzierte Elektrode in Kontakt mit dem Festelektrolyten stehen. Auf diese Weise kann die Öffnung die dem Festelektrolyten zuweisende Kontaktfläche der flächenreduzierten Elektrode begrenzen, insbesondere lateral, also in einer Schichtebene parallel zur flächenreduzierten Elektrode. Insbesondere kann die dem Festelektrolyten zuweisende Kontaktfläche der flächenreduzierten Elektrode vollständig von der mindestens einen Isolationsschicht umgeben sein. The insulation layer may in particular have at least one opening, in particular at least one window, wherein the opening is preferably completely enclosed by the insulation layer. Through the opening of the insulating layer, the area-reduced electrode can be in contact with the solid electrolyte. In this way, the opening can limit the contact surface of the surface-reduced electrode facing the solid electrolyte, in particular laterally, ie in a layer plane parallel to the surface-reduced electrode. In particular, the contact surface of the area-reduced electrode facing the solid electrolyte can be completely surrounded by the at least one insulation layer.

Die flächenreduzierte Elektrode und die Isolationsschicht können in mindestens einer Schichtebene eines Schichtaufbaus der Vorrichtung zumindest teilweise ineinander eingreifen. Bei einem Schichtaufbau kann es sich prinzipiell um einen Aufbau aus mehreren, insbesondere planaren, Schichten handeln. Beispielsweise können in einem Schichtaufbau mehrere Schichten aufeinander angeordnet sein. Unter dem Ausdruck „ineinander eingreifen“ kann insbesondere verstanden werden, dass zumindest eine Schicht des Schichtaufbaus zumindest teilweise aus der Isolationsschicht und einer Elektrodenschicht, insbesondere umfassend die Elektrode, aufgebaut ist. Beispielsweise kann eine Schicht des Schichtaufbaus zumindest einen Teil der Isolationsschicht und zumindest einen Teil der Elektrodenschicht umfassen, wobei die Elektrodenschicht zumindest teilweise die Elektrode und/oder die flächenreduzierte Elektrode bilden kann. Beispielweise kann die Isolationsschicht zumindest teilweise in die flächenreduzierte Elektrode eingelassen und/oder eingesetzt und/oder eingeschmolzen sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht zumindest eine Teilschicht der Elektrode, insbesondere der Elektrodenschicht, umfassen. The area-reduced electrode and the insulation layer can at least partially intermesh with one another in at least one layer plane of a layer structure of the device. In principle, a layer structure can be a construction of several, in particular planar, layers. For example, several layers can be arranged one on top of another in a layer structure. The expression "intermeshing" may in particular mean that at least one layer of the layer structure is at least partially made up of the insulation layer and an electrode layer, in particular comprising the electrode. For example, a layer of the layer structure may comprise at least a part of the insulation layer and at least a part of the electrode layer, wherein the electrode layer may at least partially form the electrode and / or the area-reduced electrode. For example, the insulating layer can be at least partially embedded in the area-reduced electrode and / or used and / or melted down. By way of example, the insulation layer may comprise at least one partial layer of the electrode, in particular of the electrode layer.

Die Isolationsschicht kann zumindest teilweise ausgestaltet sein in einer Weise ausgewählt aus einer runden Ausgestaltung, einer rechteckförmigen Ausgestaltung, einer rahmenförmigen Ausgestaltung, einer streifenförmigen Ausgestaltung, einer kammartigen Ausgestaltung, einer interdigitalstrukturenbildenden Ausgestaltung und einer inselartigen Ausgestaltung. Bei der inselartigen Ausgestaltung kann die Isolationsschicht mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Inseln aus isolierendem Material, insbesondere Isolationsanteile, aufweisen. Die Isolationsschicht ist vorzugsweise zumindest teilweise zwischen der Elektrode und dem Festelektrolyten angebracht, beispielsweise kann die Elektrode aber auch zumindest teilweise Teil der Elektrode sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht auch durch einer Mischung der genannten Weisen ausgestaltet sein. Beispielsweise kann eine Schicht umfassend eine Isolationsschicht und eine Elektrode, insbesondere eine Elektrodenschicht, intarsienartig aufgebaut sein. Insbesondere können die Elektrodenschicht und die Isolationsschicht derart ineinander und/oder aneinander angeordnet sein, dass sie mindestens eine ebene Fläche umfassen und/oder gemeinsam bilden, insbesondere eine Elektrodenfläche mit isolierenden Einschlüssen. Prinzipiell kann die Isolationsschicht in einer beliebigen Form und/oder Weise ausgestaltet sein. The insulating layer may be at least partially configured in a manner selected from a round configuration, a rectangular configuration, a frame-shaped configuration, a strip-like configuration, a comb-like configuration, an interdigitated structure, and an island-like configuration. In the island-like embodiment, the insulation layer may comprise at least one, preferably a plurality, islands of insulating material, in particular insulation portions. The insulating layer is preferably at least partially attached between the electrode and the solid electrolyte, but for example, the electrode may also be at least partially part of the electrode. For example, the insulating layer can also be configured by a mixture of the aforementioned modes. By way of example, a layer comprising an insulation layer and an electrode, in particular an electrode layer, can be designed like an inlay. In particular, the electrode layer and the insulating layer may be arranged in one another and / or one another such that they comprise at least one planar surface and / or form together, in particular an electrode surface with insulating inclusions. In principle, the insulation layer can be configured in any desired shape and / or manner.

Das Sensorelement kann zumindest teilweise als Schichtaufbau ausgestaltet sein. Der Schichtaufbau kann insbesondere mehrere Schichten, beispielsweise mindestens eine Isolationsschicht und/oder mindestens eine Elektrodenschicht und/oder mindestens eine Festelektrolytschicht, umfassen. Der Schichtaufbau kann mindestens eine Folie umfassen. Der Schichtaufbau kann beispielsweise durch eine Drucktechnik, insbesondere einen Druck, hergestellt sein. Beispielsweise kann der Schichtaufbau mindestens eine Festelektrolytschicht, beispielsweise die YSZ-Folie, und/oder mindestens eine Schicht der ersten Elektrode und/oder mindestens eine Schicht der zweiten Elektrode und/oder mindestens eine Isolationsschicht umfassen. Bei den Schichten kann es sich insbesondere um planare Schichten handeln. The sensor element can be configured at least partially as a layer structure. The layer structure may in particular comprise a plurality of layers, for example at least one insulation layer and / or at least one electrode layer and / or at least one solid electrolyte layer. The layer structure may comprise at least one film. The layer structure can be produced, for example, by a printing technique, in particular a printing. By way of example, the layer structure may comprise at least one solid electrolyte layer, for example the YSZ foil, and / or at least one layer of the first electrode and / or at least one layer of the second electrode and / or at least one insulation layer. The layers may in particular be planar layers.

Bei der flächenreduzierten Elektrode kann es sich bevorzugt um eine passiv-messende und/oder gering-pumpende Elektrode handeln. Bei der passiv-messenden Elektrode kann es sich insbesondere um eine Elektrode handeln, welche in Kombination mit einer weiteren Elektrode eine passiv-messende Zelle, beispielsweise eine Nernstzelle, bildet. Bei der passiv-messenden Elektrode kann es sich insbesondere um eine Elektrode handeln, an welcher nur wenig Oxidationen und/oder Reduktionen stattfindet. Bei einer passiv-messenden Elektrode kann es sich insbesondere um eine Elektrode handeln, durch welche keine Ströme fließen und/oder keine Ströme, beispielsweise mindestens ein Pumpstrom, getrieben werden. Bei einer gering-pumpenden Elektrode kann es sich insbesondere um eine Elektrode handeln, welche in Kombination mit einer weiteren Elektrode eine Zelle bildet, durch welche nur ein geringer elektrischer Strom und/oder ein geringer Ionenstrom fließt und/oder getrieben wird. The area-reduced electrode may preferably be a passive-measuring and / or low-pumping electrode. The passive-measuring electrode may be in particular act to an electrode, which forms in combination with another electrode, a passive-measuring cell, such as a Nernst cell. The passive-measuring electrode can be, in particular, an electrode on which only little oxidation and / or reductions take place. A passive-measuring electrode may in particular be an electrode, through which no currents flow and / or no currents, for example at least one pump current, are driven. A low-pumping electrode may in particular be an electrode which, in combination with another electrode, forms a cell through which only a small electrical current and / or a low ion current flows and / or is driven.

Das Sensorelement kann beispielsweise ein integrativer NOx-Sensor sein. Bei dem integrativen NOx-Sensor kann es sich beispielsweise zumindest teilweise um einen integrativen NOx-Sensor wie aus dem Stand der Technik bekannt handeln, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik dieses Sensorelement mindestens eine flächenreduzierte Elektrode aufweist. Mindestens eine der Elektroden kann als Hohlkammerelektrode ausgestaltet sein. Die Hohlkammerelektrode kann beispielsweise eine flächenreduzierte Elektrode sein. Beispielsweise kann die Hohlkammerelektrode auch eine Elektrode, wie aus dem Stand der Technik bekannt, sein, beispielsweise mit gleich großer Elektrodenoberfläche und Kontaktfläche. Bevorzugt können die Hohlkammerelektroden eine geringe Doppelschichtkapazität aufweisen, beispielsweise als flächenreduzierte Elektrode. Bei der Hohlkammerelektrode kann es sich beispielsweise um eine Elektrode handeln, welche in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist. Bei der geschlossenen Kammer kann es sich beispielsweise um einen Hohlraum handeln, insbesondere wie oben beschrieben, wobei die geschlossene Kammer ausschließlich über mindestens einen Festelektrolyten mit Gas beaufschlagt werden kann. Besonders bevorzugt können die Hohlkammerelektroden, insbesondere als flächenreduzierte Elektroden, eine geringere Doppelschichtkapazität aufweisen.The sensor element can be, for example, an integrative NO x sensor. The integrative NO x sensor may be, for example, at least partially an integrative NO x sensor as known from the prior art, wherein, in contrast to the prior art, this sensor element has at least one area-reduced electrode. At least one of the electrodes can be configured as a hollow-chamber electrode. The hollow-chamber electrode may, for example, be a surface-reduced electrode. For example, the hollow-chamber electrode can also be an electrode, as known from the prior art, for example with the same size electrode surface and contact surface. The hollow-chamber electrodes may preferably have a low double-layer capacitance, for example as a surface-reduced electrode. The hollow-chamber electrode may, for example, be an electrode which is arranged in a closed chamber. The closed chamber can be, for example, a cavity, in particular as described above, wherein the closed chamber can be acted upon exclusively by at least one solid electrolyte with gas. Particularly preferably, the hollow-chamber electrodes, in particular as area-reduced electrodes, can have a lower double-layer capacitance.

Beispielsweise kann das Sensorelement eine Lambdasonde sein. Bei der Lambdasonde kann es sich insbesondere um ein Sensorelement handeln, welches eingerichtet ist, um einen Anteil an Sauerstoff in dem Gas zu bestimmen. Insbesondere kann das Sensorelement eine Lambda-Sprungsonde sein. Eine Lambdasonde und/oder eine Sprungsonde kann insbesondere eingerichtet sein, um einen Lambdawert zu bestimmen, wobei Lambda = 1 üblicherweise ein stöchiometrisches Verhältnis von Kraftstoff und Sauerstoff kennzeichnet. Bei der Lambda-Sprungsonde kann es sich insbesondere um eine Lambdasonde mit einer Zelle, insbesondere mit einer Nernstzelle, handeln. Prinzipiell kann es sich bei der Lambdasonde auch um eine Breitbandlambdasonde, insbesondere mit zwei Zellen, bevorzugt mit mindestens einer Pumpzelle und mindestens einer Nernstzelle, handeln. Die mindestens zwei Elektroden können mindestens eine dem Gas in dem Messgasraum ausgesetzte äußere Elektrode und mindestens eine in einem Referenzgasraum angeordnete Referenzelektrode aufweisen, insbesondere bei der Lambda-Sprungsonde und/oder bei der Breitbandlambdasonde. Bei der Lambda-Sprungsonde können beispielsweise die in dem Referenzgasraum angeordnete Referenzelektrode und/oder die dem Messgasraum ausgesetzte äußere Elektrode als flächenreduzierte Elektrode ausgestaltet sein. For example, the sensor element may be a lambda probe. The lambda probe may, in particular, be a sensor element which is set up to determine a proportion of oxygen in the gas. In particular, the sensor element may be a lambda-jump probe. A lambda probe and / or a jump probe may in particular be set up to determine a lambda value, wherein lambda = 1 usually characterizes a stoichiometric ratio of fuel and oxygen. The lambda jump probe may in particular be a lambda probe with a cell, in particular with a Nernst cell. In principle, the lambda probe can also be a broadband lambda probe, in particular with two cells, preferably with at least one pump cell and at least one Nernst cell. The at least two electrodes may have at least one outer electrode exposed to the gas in the measurement gas space and at least one reference electrode arranged in a reference gas space, in particular in the lambda jump probe and / or in the broadband lambda probe. In the case of the lambda-jump probe, for example, the reference electrode arranged in the reference gas space and / or the outer electrode exposed to the measuring gas space can be configured as a surface-reduced electrode.

Das Sensorelement kann mindestens eine verringerte Zweiphasengrenze und/oder mindestens eine verringerte Dreiphasengrenze aufweisen, insbesondere durch jeweils mindestens eine Isolationsschicht verringert. Beispielsweise kann die flächenreduzierte Elektrode mindestens eine verringerte Zweiphasengrenze und/oder Dreiphasengrenze aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Kontaktfläche mindestens eine verringerte Zweiphasengrenze und/oder mindestens eine verringerte Dreiphasengrenze aufweisen. Durch eine Verringerung der Zweiphasengrenze und/oder der Dreiphasengrenze kann insbesondere eine Kammerkapazität und/oder eine Elektrodenkapazität verringert werden. Bei der Zweiphasengrenze kann es sich insbesondere um eine Grenze zwischen einem Festelektrolyten und einer Elektrode handeln. Bei der Zweiphasengrenze kann es sich beispielsweise um die Kontaktfläche handeln. Die Zweiphasengrenze und/oder die Dreiphasengrenze und/oder die Kontaktfläche können beispielsweise mindestens eine Ladungszone umfassen, beispielsweise analog zu einem Kondensator. Eine Verringerung und/oder Verkleinerung der Ladungszone und/oder der Kontaktfläche und/oder der Zweiphasengrenze und/oder eine Erhöhung eines Abstandes zwischen Ladungsträgern kann, beispielsweise analog zu einem Kondensator, zu einer kleineren Kapazität, insbesondere zu einer kleineren Kammerkapazität und/oder Elektrodenkapazität, führen. Bei der Zweiphasengrenze kann es sich beispielsweise um eine Berührungsfläche eines Pt-Korns einer Elektrode, beispielsweise der flächenreduzierten Elektrode, mit einem YSZ-Korn einer Elektrolytschicht, beispielsweise einer YSZ-Folie, insbesondere des Festelektrolyten, handeln. Bei der Dreiphasengrenze kann es sich beispielsweise, insbesondere in einem offen-porösem System, um eine Berührungsfläche eines Pt-Korns mit einem YSZ-Korn und dem Gas handeln. The sensor element may have at least one reduced two-phase limit and / or at least one reduced three-phase limit, in particular reduced by at least one insulation layer in each case. For example, the area-reduced electrode may have at least one reduced two-phase limit and / or three-phase limit. Particularly preferably, the contact surface may have at least one reduced two-phase limit and / or at least one reduced three-phase limit. By reducing the two-phase limit and / or the three-phase limit, in particular a chamber capacity and / or an electrode capacity can be reduced. In particular, the two-phase boundary may be a boundary between a solid electrolyte and an electrode. The two-phase boundary may be, for example, the contact area. The two-phase boundary and / or the three-phase boundary and / or the contact surface may, for example, comprise at least one charge zone, for example analogously to a capacitor. A reduction and / or reduction of the charge zone and / or the contact surface and / or the two-phase boundary and / or an increase in a distance between charge carriers can, for example analogously to a capacitor, lead to a smaller capacity, in particular to a smaller chamber capacity and / or electrode capacity, to lead. The two-phase boundary may, for example, be a contact surface of a Pt grain of an electrode, for example the area-reduced electrode, with a YSZ grain of an electrolyte layer, for example a YSZ foil, in particular of the solid electrolyte. For example, the three-phase boundary may be a contact surface of a Pt grain with a YSZ grain and the gas, particularly in an open-porous system.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann gegenüber bekannten Vorrichtungen eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der erfindungsgemäßen Elektrodenstrukturen, beispielsweise der flächenreduzierten Elektroden, mit hoher Elektrodenoberfläche, insbesondere mit hoher gasseitiger Elektrodenfläche bei gleichzeitig verringerter Kontaktfläche zu der YSZ-Folie, kann durch die verringerten Kapazitäten, insbesondere durch die verringerten Gesamtkapazitäten, eine beschleunigte Umladung der Elektroden erreicht werden. Dies kann bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Einsatz, beispielsweise bei dem integrativen keramischen NOx-Sensor, eine signifikante Erhöhung eines Signalhubs und damit einer Signalqualität ermöglichen. Weiterhin kann durch eine Verringerung der Gesamtkammerkapazität, insbesondere der Kapazität, eine Verkürzung einer Akkumulationszeit ohne Nachteile bei der Signalqualität ermöglicht werden. The device according to the present invention may have a number of advantages over known devices. Through the use of the device according to the invention, in particular the invention Electrode structures, for example the area-reduced electrodes, with a high electrode surface area, in particular with a high gas-side electrode area and at the same time reduced contact area with the YSZ foil, can be achieved by the reduced capacities, in particular by the reduced overall capacities, an accelerated transhipment of the electrodes. When using the device according to the invention, in particular when using the device according to the invention, for example in the case of the integrative ceramic NO x sensor, this can enable a significant increase in a signal swing and thus a signal quality. Furthermore, by reducing the total chamber capacity, in particular the capacity, a shortening of an accumulation time without disadvantages in the signal quality can be made possible.

Ein Einsatz von Elektroden mit verringerter Zweiphasengrenze, insbesondere für geringpumpende und/oder passiv-messende Elektroden und/oder Zellen kann beispielsweise sowohl eine bisherige Messfunktion und geringe Pumpfunktionen als auch den wesentlichen Vorteil beschleunigter Umladeprozesse ermöglichen, wobei die beschleunigten Umladeprozesse dynamische Eigenschaften deutlich verbessern, wie beispielsweise eine Ansprechzeit und/oder eine Abklingzeit und/oder eine Signalqualität. Weiterhin kann eine Signalhöhe durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere durch einen Einsatz der modifizierten Elektroden, insbesondere der flächenreduzierte Elektrode, deutlich gesteigert werden, insbesondere durch eine deutlich geringere Doppelschichtkapazität. The use of electrodes having a reduced two-phase limit, in particular for low-pumping and / or passive-measuring electrodes and / or cells, can for example enable both a previous measuring function and low pumping functions as well as the substantial advantage of accelerated reloading processes, the accelerated reloading processes significantly improving dynamic properties, such as For example, a response time and / or a cooldown and / or signal quality. Furthermore, a signal level can be significantly increased by the device according to the invention, in particular by use of the modified electrodes, in particular the area-reduced electrode, in particular by a significantly lower double-layer capacitance.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1A eine flächenreduzierte Elektrode eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; 1A a reduced area electrode of a first embodiment of a device according to the invention in a sectional view;

1B die flächenreduzierte Elektrode des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht; 1B the area-reduced electrode of the first embodiment of the device according to the invention in plan view;

2A eine flächenreduzierte Elektrode eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; 2A a reduced area electrode of a second embodiment of a device according to the invention in a sectional view;

2B die flächenreduzierte Elektrode des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht; 2 B the area-reduced electrode of the second embodiment of the device according to the invention in plan view;

3A eine flächenreduzierte Elektrode eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; 3A a reduced area electrode of a third embodiment of a device according to the invention in a sectional view;

3B die flächenreduzierte Elektrode des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht; 3B the area-reduced electrode of the third embodiment of the device according to the invention in plan view;

4 eine flächenreduzierte Elektrode eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; 4 a reduced area electrode of a fourth embodiment of a device according to the invention in a sectional view;

5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Vorrichtung als integrativer NOx-Sensor; und 5 A fifth embodiment of an inventive device as an integrative NO x sensor; and

6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in einem Messgasraum 112 dargestellt. 6 A sixth embodiment of a device according to the invention 110 for detecting at least a portion of a gas in a sample gas space 112 shown.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Vorrichtung 110 umfasst mindestens ein Sensorelement 114. Das Sensorelement 114 umfasst mindestens zwei Elektroden 116. Die Elektroden 116 sind über mindestens einen Festelektrolyten 118 ionenleitend verbunden. Mindestens eine dieser Elektroden 116 ist als flächenreduzierte Elektrode 119 ausgestaltet. Die flächenreduzierte Elektrode 119 weist mindestens eine von dem Festelektrolyten 118 weg weisende Elektrodenoberfläche und mindestens eine dem Festelektrolyten 118 zuweisende Kontaktfläche 122 in Kontakt mit dem Festelektrolyten 118 auf. Die Kontaktfläche 122 ist kleiner als die Elektrodenoberfläche 120. Die flächenreduzierte Elektrode 119 kann beispielsweise bei Lambda-Sprungsonden 164 und/oder Lambda-Breitbandsonden und/oder Mischpotentialsensoren und/oder konventionellen NOx-Sensoren, insbesondere für passiv-messende Elektroden, einsetzbar sein. Bei der Vorrichtung 110 kann es sich beispielsweise um eine Lambda-Sprungsonde 164 und/oder um eine Lambda-Breitbandsonde und/oder um einen Mischpotentialsensor und/oder um einen konventionellen NOx-Sensor, bevorzugt umfassend mindestens eine flächenreduzierte Elektrode 119 für passiv-messende Elektroden, und/oder um einen keramischen integrativen NOx-Sensor 142 handeln. The device 110 includes at least one sensor element 114 , The sensor element 114 includes at least two electrodes 116 , The electrodes 116 are about at least one solid electrolyte 118 ionically connected. At least one of these electrodes 116 is as a reduced-area electrode 119 designed. The area-reduced electrode 119 has at least one of the solid electrolyte 118 away-facing electrode surface and at least one of the solid electrolyte 118 assigning contact surface 122 in contact with the solid electrolyte 118 on. The contact surface 122 is smaller than the electrode surface 120 , The area-reduced electrode 119 For example, lambda jump probes 164 and / or lambda broadband probes and / or mixed potential sensors and / or conventional NO x sensors, in particular for passive-measuring electrodes, be used. In the device 110 For example, it may be a lambda jump probe 164 and / or a lambda broadband probe and / or a mixed potential sensor and / or a conventional NO x sensor, preferably comprising at least one area-reduced electrode 119 for passive-measuring electrodes, and / or a ceramic integrated NO x sensor 142 act.

Die flächenreduzierte Elektrode 119 kann direkt oder über mindestens ein gasdurchlässiges Element 124 mit Gas aus dem Messgasraum 112 beaufschlagbar sein. Beispielsweise kann die flächenreduzierte Elektrode 119 zumindest teilweise, beispielsweise vollständig, insbesondere ganz, von dem Messgasraum getrennt sein, beispielsweise bei einer Hohlkammerelektrode 144 des integrativen keramischen NOx-Sensors 142. Bei dem gasdurchlässigen Element 124 kann es sich beispielsweise um mindestens eine Diffusionsbarriere, beispielsweise um eine erste Diffusionsbarriere 126 und/oder eine zweite Diffusionsbarriere 128, handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem gasdurchlässigen Element 124 um eine Schutzschicht 130 handeln. Die flächenreduzierte Elektrode 119 kann ganz oder teilweise in mindestens einem von dem Messgasraum 112 getrennt ausgebildeten Gasraum angeordnet sein. Die Kontaktfläche 122 kann eine Größe kleiner als 90 %, insbesondere kleiner als 80 % und besonders bevorzugt kleiner als 60 % der Größe der Elektrodenoberfläche 120 aufweisen. Die Größe der Kontaktfläche 122 kann durch mindestens eine Isolationsschicht 132 im Vergleich zu der Größe der Elektrodenoberfläche 120 verringert sein. Die Isolationsschicht 132 kann zumindest teilweise zwischen der flächenreduzierten Elektrode 119 und dem Festelektrolyten 118 angeordnet sein. Die flächenreduzierte Elektrode 119 und die Isolationsschicht 132 können in mindestens einer Schichtebene 134 eines Schichtaufbaus 136 der Vorrichtung 110 zumindest teilweise ineinander eingreifen.The area-reduced electrode 119 can be direct or via at least one gas permeable element 124 with gas from the sample gas chamber 112 be acted upon. For example, the area-reduced electrode 119 at least partially, for example completely, in particular completely, be separated from the measuring gas space, for example in a hollow-chamber electrode 144 of the integrative ceramic NO x sensor 142 , In the gas-permeable element 124 For example, it can be at least one diffusion barrier, for example around a first diffusion barrier 126 and / or a second diffusion barrier 128 , act. For example, it may be in the gas-permeable element 124 a protective layer 130 act. The area-reduced electrode 119 may be wholly or partly in at least one of the sample gas space 112 be arranged separately formed gas space. The contact surface 122 For example, a size less than 90%, in particular less than 80% and particularly preferably less than 60% of the size of the electrode surface 120 exhibit. The size of the contact surface 122 can through at least one insulation layer 132 compared to the size of the electrode surface 120 be reduced. The insulation layer 132 can at least partially between the area-reduced electrode 119 and the solid electrolyte 118 be arranged. The area-reduced electrode 119 and the insulation layer 132 can in at least one layer level 134 a layer structure 136 the device 110 at least partially interlock.

Die Isolationsschicht 132 kann zumindest teilweise ausgestaltet sein in einer Weise ausgewählt aus einer runden Ausgestaltung, einer rechteckförmigen Ausgestaltung 138, einer rahmenförmigen Ausgestaltung, einer streifenförmigen Ausgestaltung, einer kammartigen Ausgestaltung, einer interdigitalstrukturenbildenden Ausgestaltung und einer inselartigen Ausgestaltung 140. Bei der inselartigen Ausgestaltung kann es sich insbesondere um eine Anordnung von einzelnen Inseln aus isolierendem Material handeln, wie beispielsweise in 4 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 kann insbesondere mindestens eine Kammstruktur und/oder mindestens eine Interdigitalstruktur aufweisen, insbesondere im Schichtaufbau 136. Prinzipiell lässt sich die flächenreduzierte Elektrode 119 auf vielfältige Weise in weiteren Ausführungsformen umsetzten, insbesondere kann die Isolationsschicht 132 in vielfältiger Weise ausgestaltet sein. The insulation layer 132 may be at least partially configured in a manner selected from a round configuration, a rectangular configuration 138 , a frame-shaped configuration, a strip-like configuration, a comb-like configuration, an interdigital structure-forming configuration, and an island-like configuration 140 , The island-like configuration may in particular be an arrangement of individual islands of insulating material, such as in 4 shown. The device according to the invention 110 may in particular have at least one comb structure and / or at least one interdigital structure, in particular in the layer structure 136 , In principle, the area-reduced electrode can be used 119 Implemented in many ways in other embodiments, in particular, the insulating layer 132 be configured in many ways.

Das Sensorelement 114 kann zumindest teilweise als Schichtaufbau 136 ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die flächenreduzierte Elektrode 119 eine passiv-messende und/oder eine gering-pumpende Elektrode sein. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 können, insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik, jeweils funktionsangepasste Elektroden 116, beispielsweise eine flächenreduzierte Elektrode 119 oder eine Elektrode nach dem Stand der Technik, für eine jeweilige Sensorfunktion verwendet werden. The sensor element 114 can at least partially as a layer structure 136 be designed. For example, the area-reduced electrode 119 be a passive-measuring and / or a low-pumping electrode. In the device according to the invention 110 can, in particular in contrast to the prior art, each functionally adapted electrodes 116 , For example, a reduced-area electrode 119 or an electrode according to the prior art, be used for a respective sensor function.

Das Sensorelement 114 kann beispielsweise ein integrativer NOx-Sensor 142 sein, wie beispielsweise in 5 dargestellt. Mindestens eine der Elektroden 116 kann als Hohlkammerelektrode 144 ausgestaltet sein. Der integrative NOx-Sensor 142 kann beispielsweise mit potentiometrischen und/oder amperometrischen Verfahren zur Auswertung des Kammerzustands betrieben werden, wie beispielsweise in WO 2010/003820 A1 , WO 2011/069733 A1 , DE 10 2009 047 359 A1 und WO 2010/003826 A1 beschrieben. The sensor element 114 For example, an integrative NO x sensor 142 be like in 5 shown. At least one of the electrodes 116 can as a hollow chamber electrode 144 be designed. The integrative NO x sensor 142 can be operated, for example, with potentiometric and / or amperometric methods for evaluating the chamber state, such as in WO 2010/003820 A1 . WO 2011/069733 A1 . DE 10 2009 047 359 A1 and WO 2010/003826 A1 described.

Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 in verschiedenen Einsatzfeldern, insbesondere als Sensor mit der flächenreduzierten Elektrode 119, insbesondere als erfindungsgemäßes Elektrodensystem, benutzt und/oder verwendet und/oder eingesetzt werden. In 5 ist insbesondere ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 als integrativer NOx-Sensor 142 dargestellt. Analog kann es sich bei der Vorrichtung 110 auch um einen zumindest teilweise konventionellen NOx-Sensor handeln, wobei beispielsweise eine NO-Elektrode (NOE) und/oder eine Luftreferenzelektrode (LR) 162 als flächenreduzierte Elektroden 119 ausgestaltet sein können. 5 zeigt insbesondere einen integrativen keramischen NOx-Sensor 142 ohne eine galvanische Trennung. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, insbesondere als NOx-Sensor ausgestaltet, eine galvanische Trennung umfassen. Beispielsweise kann es sich bei den Hohlkammerelektroden 144 um modifizierte Hohlkammerelektroden 144 handeln, beispielsweise um flächenreduzierte Elektroden 119, wie in den Ausführungsbeispielen gemäß der 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B und 4 dargestellt. Im Allgemeinen wird für die Elektroden 116 des integrativen NOx-Sensors 142 keine hohe Pumpfähigkeit benötigt, insbesondere da lediglich sehr geringe Sauerstoff-Ionenströme auftreten, üblicherweise in einem nA-Bereich, bei üblicherweise bei einem Kat-OBD auftretenden NOx-Konzentrationen. Bei der galvanischen Trennung kann es sich beispielsweise um galvanisch getrennte Funktionsschichten handeln. Bei den modifizierten Hohlkammerelektroden 144 kann es sich insbesondere um Hohlkammerelektroden 144 mit geringerer Doppelschichtkapazität, insbesondere als flächenreduzierte Elektrode 119 ausgestaltet, handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, wie beispielsweise in 5 dargestellt und als integrativer NOx-Sensor 142 ausgestaltet, kann beispielsweise mindestens einen Gaszutritt 146 und/oder mindestens ein Heizelement 148, insbesondere als Heizer ausgestaltet, und/oder mindestens eine äußere Pumpelektrode (APE) 150 und/oder mindestens eine erste innere Pumpelektrode (IPE1) 152 und/oder mindestens eine zweite innere Pumpelektrode (IPE2) 154 und/oder mindestens eine Pumpelektrode (NOE) 156 und/oder mindestens eine erste Hohlkammerelektrode (HKE1) 158 und/oder mindestens eine zweite Hohlkammerelektrode (HKE2) 160, insbesondere mindestens eine Hohlkammerelektrode 144 und/oder mindestens eine erste Hohlkammerelektrode 158 und/oder mindestens eine zweite Hohlkammerelektrode 160 mit geringer Doppelschichtkapazität, insbesondere als flächenreduzierte Elektroden 119, und/oder mindestens eine Luftreferenzelektrode (LR) 162 umfassen. In 5 ist insbesondere ein integrativer keramischer NOx-Sensor 142 mit galvanisch verbundenen Funktionsschichten und modifizierten Hohlkammerelektroden 144, insbesondere als flächenreduzierte Elektroden 119 ausgestaltet, mit geringer Doppelschichtkapazität dargestellt. In principle, the device according to the invention 110 in various fields of application, in particular as a sensor with the area-reduced electrode 119 , in particular as an electrode system according to the invention, used and / or used and / or used. In 5 is in particular an embodiment of a device according to the invention 110 as an integrative NO x sensor 142 shown. Analogously, it may be in the device 110 also be an at least partially conventional NO x sensor, wherein, for example, an NO electrode (NOE) and / or an air reference electrode (LR) 162 as area-reduced electrodes 119 can be configured. 5 shows in particular an integrative ceramic NO x sensor 142 without a galvanic isolation. In principle, the device according to the invention 110 , designed in particular as a NO x sensor, comprise a galvanic isolation. For example, it may be in the hollow chamber electrodes 144 around modified hollow chamber electrodes 144 act, for example, area-reduced electrodes 119 as in the embodiments according to the 1A . 1B . 2A . 2 B . 3A . 3B and 4 shown. In general, for the electrodes 116 of the integrative NO x sensor 142 does not require high pumpability, especially since only very low oxygen ion currents occur, usually in an nA range, with NO x concentrations usually occurring in a cat OBD. The galvanic isolation can be, for example, electrically isolated functional layers. In the modified hollow chamber electrodes 144 it may be in particular hollow chamber electrodes 144 with lower double-layer capacity, in particular as area-reduced electrode 119 designed, acted. The device according to the invention 110 , such as in 5 represented and as an integrative NO x sensor 142 configured, for example, at least one gas access 146 and / or at least one heating element 148 , in particular designed as a heater, and / or at least one outer pumping electrode (APE) 150 and / or at least a first inner pumping electrode (IPE1) 152 and / or at least one second inner pumping electrode (IPE2) 154 and / or at least one pump electrode (NOE) 156 and / or at least one first hollow-chamber electrode (HKE1) 158 and / or at least one second hollow-chamber electrode (HKE2) 160 , in particular at least one hollow-chamber electrode 144 and / or at least one first hollow-chamber electrode 158 and / or at least one second hollow-chamber electrode 160 with low double-layer capacity, especially as area-reduced electrodes 119 , and / or at least one air reference electrode (LR) 162 include. In 5 is in particular an integrative ceramic NO x sensor 142 with galvanically connected functional layers and modified hollow-chamber electrodes 144 , in particular as area-reduced electrodes 119 designed, shown with low double-layer capacity.

Insbesondere bei kleinen NOx-Konzentrationen, wie sie beispielsweise bei der Kat-OBD auftreten können, ist üblicherweise eine Verstärkung durch eine Akkumulationskammer im Wesentlichen durch eine Gesamtkammerkapazität gegeben, insbesondere hinsichtlich einer physikalischen Akkumulation und/oder einer elektrochemischen Verstärkung durch eine steile Kennlinie. Je größer die Kammerkapazität, insbesondere die Gesamtkammerkapazität, ist, desto kleiner ist üblicherweise die Verstärkung. Hierbei ist üblicherweise der wesentliche Teil der Kapazität auf die Doppelschicht der Elektroden 116 zurückzuführen. Insbesondere eine Signalhöhe kann dementsprechend durch einen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere der modifizierten Elektroden, insbesondere durch eine deutlich geringere Doppelschichtkapazität, deutlich gesteigert werden, insbesondere sowohl bei Auswertung einer Zeitdifferenz Δt (Δc(NO)) als auch bei Auswertung einer Spannungsdifferenz zu einem definierten Zeitpunkt ΔU (Δc(NO)). Alternativ oder zusätzlich können die HKE1 und/oder die HKE2 und/oder die IPE2 und/oder die NOE und/oder die RE und/oder die NORE, insbesondere als NO-Referenzelektrode, als flächenreduzierte Elektrode 119, insbesondere als erfindungsgemäße Elektrodenstruktur, einsetzbar sein, insbesondere in einem NOx-Sensor. Bei der Zeitdifferenz Δt (Δc(NO)) kann es sich insbesondere um eine Zeitdifferenz bis zum Erreichen eines Spannungstriggers, insbesondere einem Schwellwert und/oder einem Grenzwert, handeln, insbesondere während einer Akkumulationsphase. In particular, at low NO x concentrations, as may occur, for example, in the cat-OBD, usually a gain by an accumulation chamber is given by a total chamber capacity, in particular with respect to a physical accumulation and / or an electrochemical amplification by a steep curve. The greater the chamber capacity, in particular the total chamber capacity, the smaller is the gain usually. Here, usually the essential part of the capacity is on the double layer of the electrodes 116 due. In particular, a signal level can accordingly by use of the device according to the invention 110 , In particular, the modified electrodes, in particular by a significantly lower double-layer capacitance, are significantly increased, in particular both when evaluating a time difference .DELTA.t (.DELTA.c (NO)) and when evaluating a voltage difference at a defined time .DELTA.U (.DELTA.c (NO)). Alternatively or additionally, the HKE1 and / or the HKE2 and / or the IPE2 and / or the NOE and / or the RE and / or the NORE, in particular as an NO reference electrode, as area-reduced electrode 119 , in particular as an electrode structure according to the invention, be used, in particular in a NO x sensor. The time difference .DELTA.t (.DELTA.c (NO)) may in particular be a time difference until reaching a voltage trigger, in particular a threshold value and / or a limit value, in particular during an accumulation phase.

Das Sensorelement 114 kann beispielsweise eine Lambda-Sprungsonde 164 sein. Die mindestens zwei Elektroden 116 können mindestens eine dem Gas in dem Messgasraum 112 ausgesetzte äußere Elektrode 166 und mindestens eine in einem Referenzgasraum angeordnete Referenzelektrode 168 aufweisen. Insbesondere in 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 als Lambda-Sprungsonde 164 dargestellt, wobei die Vorrichtung 110 auch als Mischpotentialsensor für diverse Gasspezies analog ausgestaltet sein kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 als Lambda-Sprungsonde 164 ausgestaltet kann insbesondere mindestens eine flächenreduzierte Elektrode 119, insbesondere eine modifizierte Elektrode, bevorzugt als äußere Elektrode (AE) 166, und/oder mindestens eine flächenreduzierte Elektrode 119 als Referenzelektrode (RE) 168 aufweisen. Insbesondere da bei diesem Sensortyp, insbesondere bei Lambda-Sprungsonden 164, üblicherweise keine hohe Pumpfähigkeit notwendig ist, kann durch die flächenreduzierten Elektroden 119, insbesondere durch die modifizierten Elektroden, eine schnellere Umladung und damit eine verbesserte dynamische Eigenschaft, beispielsweise eine bessere Anspringzeit und/oder eine bessere Abklingzeit und/oder eine bessere Wechselfrequenz, erreicht werden. Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 umfasst weiterhin mindestens eine Luftreferenz 170 und/oder mindestens ein Heizelement 148, beispielsweise als Heizer ausgestaltet.The sensor element 114 For example, a lambda jump probe 164 be. The at least two electrodes 116 At least one of the gases in the sample gas space 112 exposed outer electrode 166 and at least one reference electrode arranged in a reference gas space 168 exhibit. In particular in 6 is an embodiment of a device according to the invention 110 as lambda jump probe 164 shown, wherein the device 110 can also be designed as a mixed potential sensor for various gas species analog. The device according to the invention 110 as lambda jump probe 164 in particular, at least one area-reduced electrode can be configured 119 , in particular a modified electrode, preferably as outer electrode (AE) 166 , and / or at least one area-reduced electrode 119 as reference electrode (RE) 168 exhibit. Especially there with this sensor type, in particular with lambda jump probes 164 , usually no high pumpability is necessary, can by the area-reduced electrodes 119 , in particular by the modified electrodes, a faster transhipment and thus an improved dynamic property, for example a better starting time and / or a better decay time and / or a better alternating frequency, can be achieved. This in 6 illustrated embodiment of the device according to the invention 110 includes at least one air reference 170 and / or at least one heating element 148 , designed for example as a heater.

Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 auch als Breitband-Lambdasonde und/oder als Lambdasonde ausgestaltet sein, wobei die flächenreduzierte Elektrode 119 beispielsweise eine Nernstelektrode und/oder eine Referenzelektrode 168 sein kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, wie in 6 dargestellt, insbesondere als Lambda-Sprungsonde 164 ausgestaltet, kann insbesondere eine geringere Doppelschichtkapazität als Lambda-Sprungsonden aufweisen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bei der Vorrichtung 110, wie beispielsweise in 6 dargestellt, kann es sich bei den flächenreduzierten Elektroden 119 insbesondere um modifizierte Elektroden mit geringerer Doppelschichtkapazität handeln.Alternatively or additionally, the device according to the invention 110 be designed as a broadband lambda probe and / or as a lambda probe, wherein the area-reduced electrode 119 for example, a Nernst electrode and / or a reference electrode 168 can be. The device according to the invention 110 , as in 6 represented, in particular as lambda jump probe 164 configured, may in particular have a lower double-layer capacitance than lambda jump probes, which are known from the prior art. In the device 110 , such as in 6 shown, it may be in the area-reduced electrodes 119 in particular to be modified electrodes with lower double-layer capacity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, insbesondere das Sensorelement 114, kann insbesondere eine verringerte Zweiphasengrenze 172 und/oder mindestens eine verringerte Dreiphasengrenze 174 aufweisen, insbesondere durch jeweils mindestens eine Isolationsschicht 132 verringert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, insbesondere die flächenreduzierte Elektrode 119, kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Kontaktfläche 122, insbesondere eine direkte Kontaktfläche 122 zwischen der Sensorelektrode und der YSZ-Folie 178, verringert wird, insbesondere da diese mit ihrem hohen Anteil an Zweiphasengrenze 172 die Elektrodenkapazität üblicherweise deutlich steigert. Begrenzt werden kann die Verringerung der Kontaktfläche 122, insbesondere bei einem Design eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, durch einen maximalen Pumpstrom des Kontaktbereiches. Der maximale Pumpstrom des Kontaktbereiches ist üblicherweise jedoch bei passiven und/oder gering-pumpenden Elektrodensystemen, insbesondere im nA- bis μA-Bereich, wie insbesondere bei NO-Messungen mit einem integrativen und/oder konventionellen NOx-Sensor deutlich geringer auszulegen als beispielsweise für eine Pumpzelle einer O2-Entfernung, insbesondere in einem mA-Bereich. Bevorzugt steht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 gleichfalls, insbesondere für eine Leerung einer Akkumulationskammer, beispielsweise bei dem integrativen NOx-Sensor 142, eine große Elektrodenoberfläche 120, insbesondere eine große gasseitige Oberfläche, zur Verfügung, bevorzugt um Sauerstoff möglichst schnell und/oder homogen aus der Akkumulationskammer zu entfernen. The device according to the invention 110 , in particular the sensor element 114 , in particular, can have a reduced two-phase limit 172 and / or at least one reduced three-phase limit 174 in particular by in each case at least one insulating layer 132 reduced. The device according to the invention 110 , in particular the area-reduced electrode 119 , may in particular be designed such that the contact surface 122 , in particular a direct contact surface 122 between the sensor electrode and the YSZ foil 178 , is reduced, especially since this with its high proportion of two-phase boundary 172 usually significantly increases the electrode capacity. The reduction of the contact area can be limited 122 , Particularly in a design of an embodiment of a device according to the invention 110 , by a maximum pumping current of the contact area. The maximum pumping current of the contact region is, however, usually designed to be significantly lower in passive and / or low-pumping electrode systems, in particular in the nA to μA range, in particular in NO measurements with an integrative and / or conventional NO x sensor than, for example, for a pump cell of O 2 removal, in particular in a mA range. Preferred is in the device according to the invention 110 also, in particular for emptying an accumulation chamber, for example in the case of integrative NO x sensor 142 , a large electrode surface 120 , in particular a large gas-side surface, available, preferably to remove oxygen as quickly and / or homogeneously from the accumulation chamber.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 kann insbesondere mindestens eine Ansteuerung 176 aufweisen. Die Ansteuerung 176 kann eingerichtet sein, um ein Verfahren zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Gaskomponente des Gases in dem Messgasraum 112 durchzuführen. Die Ansteuerung 176 kann beispielsweise mit dem Sensorelement 114 verbunden und/oder verbindbar sein. Unter der Ansteuerung 176 kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Funktion der Vorrichtung 110, insbesondere des Sensorelements 114, zu unterstützen und/oder zu steuern. Unter „verbindbar“ kann beispielsweise eine Eigenschaft verstanden werden, bei welcher eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann oder bereits besteht. Die Ansteuerung 176 kann ganz oder teilweise getrennt von dem Sensorelement 114 ausgestaltet sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise in das Sensorelement 114 integriert sein, beispielsweise in mindestens einen Stecker des Sensorelements 114 und/oder der Vorrichtung 110. Die Ansteuerung 176 kann mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung zur Erfassung mindestens eines Pumpstroms und/oder mindestens einer Pumpspannung und/oder zur Regelung der Pumpspannung und/oder zur Regelung des Pumpstroms umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ansteuerung 176 und/oder das Sensorelement 114 und/oder die Vorrichtung 110 mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung aufweisen. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann insbesondere mindestens eine Spannungsquelle und/oder mindestens eine Stromquelle umfassen. Beispielsweise kann die Beaufschlagungsvorrichtung eingerichtet sein, um das Sensorelement 114 mit dem Pumpstrom und/oder mit der Pumpspannung zu beaufschlagen. Die Ansteuerung 176 kann weiterhin mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen. The device according to the invention 110 can in particular at least one control 176 exhibit. The control 176 may be arranged to provide a method for detecting at least a portion of at least one gas component of the gas in the sample gas space 112 perform. The control 176 For example, with the sensor element 114 connected and / or connectable. Under the control 176 may be understood a device which is adapted to at least one function of the device 110 , in particular of the sensor element 114 to support and / or control. By "connectable", for example, a property can be understood in which an electrical connection can be made or already exists. The control 176 can be completely or partially separated from the sensor element 114 be configured, but can also be wholly or partly in the sensor element 114 be integrated, for example, in at least one plug of the sensor element 114 and / or the device 110 , The control 176 may comprise at least one voltage measuring device and / or at least one current measuring device for detecting at least one pumping current and / or at least one pumping voltage and / or for regulating the pumping voltage and / or for regulating the pumping current. Alternatively or additionally, the control 176 and / or the sensor element 114 and / or the device 110 have at least one loading device. The application device may in particular comprise at least one voltage source and / or at least one current source. For example, the application device can be set up to the sensor element 114 to apply the pumping current and / or the pumping voltage. The control 176 may further comprise at least one data processing device.

In den 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B und 4 sind insbesondere Teile von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere flächenreduzierte Elektroden 119, dargestellt. Insbesondere sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere von Elektrodenstrukturen, dargestellt, wobei hierdurch bevorzugt eine Verringerung der Zweiphasengrenze 172 und/oder der Dreiphasengrenze 174 erreicht werden kann. In the 1A . 1B . 2A . 2 B . 3A . 3B and 4 are in particular parts of embodiments of the device according to the invention 110 , in particular area-reduced electrodes 119 represented. In particular, embodiments of the device according to the invention are 110 , in particular of electrode structures, in which case a reduction of the two-phase limit is preferred 172 and / or the three-phase boundary 174 can be achieved.

1A zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen flächenreduzierten Elektrode 119 und 1B zeigt eine zugehörige Draufsicht. In den 1A und 1B ist insbesondere ein skizzierter erfindungsgemäßer Elektroden-Aufbau, insbesondere eines ersten Ausführungsbeispiels, dargestellt. 1A shows a sectional view of a first embodiment of a reduced-area electrode according to the invention 119 and 1B shows an associated plan view. In the 1A and 1B In particular, an outlined inventive electrode structure, in particular a first embodiment shown.

In den 1A, 2A, 3A und 4 handelt es sich insbesondere um Seitenansichten, zumindest von Teilen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110. In den 1B, 2B und 3B kann es sich insbesondere jeweils um zugehörige Top-Ansichten, insbesondere Draufsichten, handeln. In the 1A . 2A . 3A and 4 These are in particular side views, at least of parts of embodiments of the device according to the invention 110 , In the 1B . 2 B and 3B in particular, these can in each case be associated top views, in particular plan views.

In den 2A und 2B sind insbesondere Darstellungen eines skizzierten erfindungsgemäßen Elektroden-Aufbaus eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 dargestellt. In den 3A und 3B ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere als skizzierter erfindungsgemäßer Elektroden-Aufbau, dargestellt. 4 zeigt zumindest einen Teil eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere einen skizzierten erfindungsgemäßen Elektroden-Aufbau. In den 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B und 4 ist insbesondere jeweils eine YSZ-Folie 178 als Festelektrolyt 118 und jeweils ein Elektrodenbereich mit Kontakt zu der YSZ-Folie 178, insbesondere als Kontaktfläche 122, dargestellt. Weiterhin umfassen das erste Ausführungsbeispiel und das zweite Ausführungsbeispiel und das dritte Ausführungsbeispiel eine Zuleitung 180 und eine Zuleitungsisolation 182. In dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in den 1A und 1B dargestellt, ist die Kontaktfläche 122 mit direktem Kontakt zu der Zuleitung 180 mit einer rechteckförmigen Ausgestaltung 138 ausgestaltet. Die Isolationsschicht 132 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere zumindest teilweise rahmenförmig ausgestaltet. In dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in den 2A und 2B dargestellt, ist die Kontaktfläche 122 rechteckförmig ausgestaltet und im Wesentlichen mittig auf der Elektrode 116 angeordnet. Die Isolationsschicht 132 des zweiten Ausführungsbeispiels, wie in den 2A und 2B dargestellt, kann insbesondere rahmenförmig ausgestaltet sein. In den 3A und 3B ist insbesondere ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere ein skizzierter erfindungsgemäßer Elektrodenaufbau, dargestellt. Die Isolationsschicht 132 des dritten Ausführungsbeispiels, wie in den 3A und 3B dargestellt, ist insbesondere rechteckförmig ausgestaltet. Die Kontaktfläche 122 ist in dem dritten Ausführungsbeispiel, wie in den 3A und 3B dargestellt, insbesondere rahmenförmig ausgestaltet. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere einen skizzierten erfindungsgemäßen Elektrodenaufbau. Die Isolationsschicht 132 und/oder die Kontaktfläche 122 des vierten Ausführungsbeispiels, wie in 4 dargestellt, ist insbesondere inselartig ausgestaltet. Die inselartige Ausgestaltung 140 kann insbesondere eine Anordnung mehrerer, beispielsweise zumindest teilweise voneinander abgegrenzter, bevorzugt nicht direkt oder indirekt miteinander verbundener, Isolationsschichten 132 und/oder Inseln aus isolierendem Material umfassen.In the 2A and 2 B are in particular representations of a sketched inventive electrode structure of a second embodiment of the device according to the invention 110 shown. In the 3A and 3B is a third embodiment of a device according to the invention 110 , in particular as a sketched inventive electrode structure shown. 4 shows at least a part of a fourth embodiment of a device according to the invention 110 , In particular a sketched electrode structure according to the invention. In the 1A . 1B . 2A . 2 B . 3A . 3B and 4 In particular, each is a YSZ film 178 as a solid electrolyte 118 and one electrode area each in contact with the YSZ foil 178 , in particular as a contact surface 122 represented. Furthermore, the first embodiment and the second embodiment and the third embodiment include a lead 180 and a lead insulation 182 , In the first embodiment, as in the 1A and 1B shown, is the contact surface 122 with direct contact to the supply line 180 with a rectangular configuration 138 designed. The insulation layer 132 is in the first embodiment, in particular at least partially designed frame-shaped. In the second embodiment, as in the 2A and 2 B shown, is the contact surface 122 rectangular shaped and substantially centered on the electrode 116 arranged. The insulation layer 132 of the second embodiment, as in the 2A and 2 B shown, may be configured in particular frame-shaped. In the 3A and 3B is in particular a third embodiment of a device according to the invention 110 , In particular, a sketched inventive electrode structure shown. The insulation layer 132 of the third embodiment, as in the 3A and 3B is shown, in particular designed rectangular. The contact surface 122 is in the third embodiment, as in the 3A and 3B represented, in particular designed frame-shaped. 4 shows a fourth embodiment of a device according to the invention 110 , in particular a sketched electrode structure according to the invention. The insulation layer 132 and / or the contact area 122 of the fourth embodiment, as in 4 shown is designed in particular island-like. The island-like design 140 In particular, an arrangement of several, for example, at least partially separated from each other, preferably not directly or indirectly interconnected, insulating layers 132 and / or islands of insulating material.

Prinzipiell können die Merkmale der beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 beliebig kombiniert werden.In principle, the features of the embodiments described and illustrated in the figures of the device according to the invention 110 can be combined arbitrarily.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 kann insbesondere mit den erfindungsgemäßen Elektrodenstrukturen und/oder als erfindungsgemäß modifizierte Vorrichtung 110, in Abhängigkeit einer Sensorvariante, insbesondere einer Art des Sensorelements 114, unterscheidbar beispielsweise durch einen Aufbau und/oder ein Elektrodenmaterial, und/oder in Abhängigkeit von dem Messprinzip und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur für eine quantitative Bestimmung diverser Gasbestandteile, beispielsweise O2 und/oder NOx und/oder NO und/oder NO2 und/oder CO und/oder HC und/oder NH3, beispielsweise als NOx-Sensor, insbesondere integrativ und/oder mit konventionellem Grenzstrom, und/oder als Lambda-Sprungsonde 164 und/oder Lambda-Breitbandsonde und/oder Mischpotentialsensor für diverse Spezies eingesetzt werden. Die Elektrode 116, insbesondere die flächenreduzierte Elektrode 119, kann in den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 bevorzugt in Kontakt mit dem Gas sein. The device according to the invention 110 can in particular with the electrode structures according to the invention and / or as inventively modified device 110 , in dependence of a sensor variant, in particular a type of the sensor element 114 , distinguishable for example by a structure and / or an electrode material, and / or depending on the measurement principle and / or in dependence on the temperature for a quantitative determination of various gas components, for example O 2 and / or NO x and / or NO and / or NO 2 and / or CO and / or HC and / or NH 3 , for example as NO x sensor, in particular integratively and / or with conventional limiting current, and / or as lambda jump probe 164 and / or lambda broadband probe and / or mixed potential sensor for various species. The electrode 116 , in particular the area-reduced electrode 119 , In the embodiments of the device according to the invention 110 preferably in contact with the gas.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/003826 [0005] WO 2010/003826 [0005]
  • DE 102009047359 A1 [0006, 0047] DE 102009047359 A1 [0006, 0047]
  • WO 2011/069733 A1 [0007, 0047] WO 2011/069733 A1 [0007, 0047]
  • WO 2010/003820 A1 [0008, 0047] WO 2010/003820 A1 [0008, 0047]
  • WO 2010/003826 A1 [0047] WO 2010/003826 A1 [0047]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, erste Auflage 2010, Seiten 160 bis 165 [0001] Robert Bosch GmbH: Sensors in motor vehicles, first edition 2010, pages 160 to 165 [0001]

Claims (12)

Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in einem Messgasraum (112), umfassend mindestens ein Sensorelement (114), wobei das Sensorelement (114) mindestens zwei Elektroden (116) umfasst, wobei die Elektroden (116) über mindestens einen Festelektrolyten (118) ionenleitend verbunden sind, wobei mindestens eine der Elektroden (116) als flächenreduzierte Elektrode (119) ausgestaltet ist, wobei die flächenreduzierte Elektrode (119) mindestens eine von dem Festelektrolyten (118) weg weisende Elektrodenoberfläche (120) und mindestens eine dem Festelektrolyten (118) zuweisende Kontaktfläche (122) in Kontakt mit dem Festelektrolyten (118) aufweist, wobei die Kontaktfläche (122) kleiner ist als die Elektrodenoberfläche (120).Contraption ( 110 ) for detecting at least a portion of a gas in a measuring gas space ( 112 ) comprising at least one sensor element ( 114 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least two electrodes ( 116 ), wherein the electrodes ( 116 ) via at least one solid electrolyte ( 118 ) are connected in an ion-conducting manner, wherein at least one of the electrodes ( 116 ) as area-reduced electrode ( 119 ), wherein the area-reduced electrode ( 119 ) at least one of the solid electrolyte ( 118 ) away electrode surface ( 120 ) and at least one of the solid electrolyte ( 118 ) assigning contact surface ( 122 ) in contact with the solid electrolyte ( 118 ), wherein the contact surface ( 122 ) is smaller than the electrode surface ( 120 ). Vorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die flächenreduzierte Elektrode (119) direkt oder über mindestens ein gasdurchlässiges Element (124) mit Gas aus dem Messgasraum (112) beaufschlagbar ist. Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the area-reduced electrode ( 119 ) directly or via at least one gas-permeable element ( 124 ) with gas from the sample gas space ( 112 ) can be acted upon. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flächenreduzierte Elektrode (119) ganz oder teilweise in mindestens einem von dem Messgasraum (112) getrennt ausgebildeten Gasraum angeordnet ist. Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the area-reduced electrode ( 119 ) wholly or partly in at least one of the sample gas space ( 112 ) is arranged separately formed gas space. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktfläche (122) eine Größe kleiner als 90%, insbesondere kleiner als 80% und besonders bevorzugt kleiner als 60% der Größe der Elektrodenoberfläche (120) aufweist. Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the contact surface ( 122 ) has a size smaller than 90%, in particular smaller than 80% and particularly preferably smaller than 60% of the size of the electrode surface ( 120 ) having. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe der Kontaktfläche (122) durch mindestens eine Isolationsschicht (132) im Vergleich zu der Größe der Elektrodenoberfläche (120) verringert ist, wobei die Isolationsschicht (132) zumindest teilweise zwischen der flächenreduzierten Elektrode (119) und dem Festelektrolyten (118) angeordnet ist.Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the size of the contact surface ( 122 ) by at least one insulating layer ( 132 ) compared to the size of the electrode surface ( 120 ), the insulation layer ( 132 ) at least partially between the area-reduced electrode ( 119 ) and the solid electrolyte ( 118 ) is arranged. Vorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die flächenreduzierte Elektrode (119) und die Isolationsschicht (132) in mindestens einer Schichtebene (134) eines Schichtaufbaus (136) der Vorrichtung (110) zumindest teilweise ineinander eingreifen. Contraption ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the area-reduced electrode ( 119 ) and the insulation layer ( 132 ) in at least one layer plane ( 134 ) of a layer structure ( 136 ) of the device ( 110 ) at least partially intermesh. Vorrichtung (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht (132) zumindest teilweise ausgestaltet ist in einer Weise ausgewählt aus einer runden Ausgestaltung, einer rechteckförmigen Ausgestaltung (138), einer rahmenförmigen Ausgestaltung, einer streifenförmigen Ausgestaltung, einer kammartigen Ausgestaltung, einer interdigitalstrukturenbildenden Ausgestaltung und einer inselartigen Ausgestaltung (140).Contraption ( 110 ) according to one of the two preceding claims, wherein the insulating layer ( 132 ) is at least partially configured in a manner selected from a round configuration, a rectangular configuration ( 138 ), a frame-shaped configuration, a strip-like configuration, a comb-like configuration, an interdigital structure-forming embodiment and an island-like configuration ( 140 ). Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (114) zumindest teilweise als Schichtaufbau (136) ausgestaltet ist.Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 114 ) at least partially as a layer structure ( 136 ) is configured. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flächenreduzierte Elektrode (119) eine passiv messende und/oder gering pumpende Elektrode (116) ist.Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the area-reduced electrode ( 119 ) a passively measuring and / or low-pumping electrode ( 116 ). Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (114) ein integrativer NOx-Sensor (142) ist, wobei mindestens eine der Elektroden (116) als Hohlkammerelektrode (144) ausgestaltet ist.Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 114 ) an integrative NO x sensor ( 142 ), wherein at least one of the electrodes ( 116 ) as a hollow chamber electrode ( 144 ) is configured. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (114) eine Lambda-Sprungsonde (164) ist, wobei die mindestens zwei Elektroden (116) mindestens eine dem Gas in dem Messgasraum (112) ausgesetzte äußere Elektrode (166) und mindestens eine in einem Referenzgasraum angeordnete Referenzelektrode (168) aufweisen.Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 114 ) a lambda jump probe ( 164 ), wherein the at least two electrodes ( 116 ) at least one gas in the sample gas space ( 112 ) exposed external electrode ( 166 ) and at least one reference electrode arranged in a reference gas space ( 168 ) exhibit. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (114) mindestens eine verringerte Zweiphasengrenze (172) und/oder Dreiphasengrenze (174) aufweist, insbesondere durch jeweils mindestens eine Isolationsschicht (132) verringert. Contraption ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 114 ) at least one reduced two-phase limit ( 172 ) and / or three-phase boundary ( 174 ), in particular by at least one insulating layer ( 132 ) decreased.
DE201210208387 2012-05-18 2012-05-18 Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface Withdrawn DE102012208387A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210208387 DE102012208387A1 (en) 2012-05-18 2012-05-18 Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210208387 DE102012208387A1 (en) 2012-05-18 2012-05-18 Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012208387A1 true DE102012208387A1 (en) 2013-11-21

Family

ID=49511004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210208387 Withdrawn DE102012208387A1 (en) 2012-05-18 2012-05-18 Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012208387A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113777146A (en) * 2021-07-28 2021-12-10 深圳顺络电子股份有限公司 Nitrogen oxide sensor and chip thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010003820A1 (en) 2008-07-10 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Method for measuring a gas species of low concentration in a gas stream
WO2010003826A1 (en) 2008-07-10 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Sensor element and method for determining gas components in gas mixtures and use thereof
DE102009047359A1 (en) 2009-12-01 2011-06-09 Robert Bosch Gmbh Method for detecting proportion e.g. partial pressure of nitrogen oxide in combustion exhaust gas in exhaust gas tract in internal combustion engine, involves concluding proportion by gradient of potential of measuring electrode
WO2011069733A1 (en) 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Solid electrolyte sensor having two pump cells for measuring nitrogen oxides

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010003820A1 (en) 2008-07-10 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Method for measuring a gas species of low concentration in a gas stream
WO2010003826A1 (en) 2008-07-10 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Sensor element and method for determining gas components in gas mixtures and use thereof
DE102009047359A1 (en) 2009-12-01 2011-06-09 Robert Bosch Gmbh Method for detecting proportion e.g. partial pressure of nitrogen oxide in combustion exhaust gas in exhaust gas tract in internal combustion engine, involves concluding proportion by gradient of potential of measuring electrode
WO2011069733A1 (en) 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Solid electrolyte sensor having two pump cells for measuring nitrogen oxides

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, erste Auflage 2010, Seiten 160 bis 165

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113777146A (en) * 2021-07-28 2021-12-10 深圳顺络电子股份有限公司 Nitrogen oxide sensor and chip thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69825347T2 (en) gas sensor
EP2300812B1 (en) Sensor element and method for determining gas components in gas mixtures and use thereof
DE102009047697A1 (en) Method and device for detecting a gas species
DE102010040147A1 (en) Method for quantitative and/or qualitative detection of e.g. physical property of exhaust gas of internal combustion engine of motor car for detecting e.g. ammonia, involves determining temperature of element from resistance of cell
EP0938668A1 (en) Gas sensor
DE69730810T2 (en) Gas sensor
DE102012220567A1 (en) Method for operating a sensor element
DE102009047359A1 (en) Method for detecting proportion e.g. partial pressure of nitrogen oxide in combustion exhaust gas in exhaust gas tract in internal combustion engine, involves concluding proportion by gradient of potential of measuring electrode
DE102007049715A1 (en) Sensor unit for use as e.g. lambda sensor, for determining e.g. oxygen concentration of exhaust gas, has inner electrode separated from gas area and reference gas area over diaphragm that is selectively permeable for gas component
DE102006062051A1 (en) Gas component measuring method for motor vehicle, involves fastening pump fixture in amperemetric measuring condition, such that pumping electricity is detected, and detecting voltage between electrodes in potentiometric measuring condition
DE19803532A1 (en) Electrochemical measuring sensor for detecting the concentration of a gas
DE102012206476A1 (en) Method for operating ordinary wide band lambda probe for detecting e.g. oxygen portion of exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, involves performing calibration of sense element using water vapor pressure and portion of water vapor
DE102011075572A1 (en) Method for calibrating characteristic curve of sensor element of sensor device to acquire portion of e.g. oxygen from gas mixture in exhaust tract of diesel engine of motor car, involves sensing pumping current to perform calibration
DE102012208387A1 (en) Device for detecting part of e.g. exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, has sensing element comprising electrodes, and contact surface staying in contact with electrolytes, where contact surface is smaller than electrode surface
DE102014214370A1 (en) Operating method for a gas sensor
EP3622281B1 (en) Method for determining the temperature of a solid electrolyte gas sensor
EP1452859B1 (en) Method and sensing element for measuring a gas in a gas mixture
DE102014214354A1 (en) Gas concentration sensor independent of oxygen concentration for detecting the total content of nitrogen oxides in an oxygen-containing gas mixture and operating method for such a gas sensor
DE102014214368A1 (en) Gas sensor for detecting NO and / or NO2 and operating method for such a gas sensor
DE102013213673A1 (en) Sensor element for detecting at least a portion of a gas component of a gas in a sample gas space
DE102010040194A1 (en) Sensor element for use in sensor device for detecting characteristic of gas in measuring gas area, has two electrodes and solid electrolyte for connecting both electrodes
DE19937016A1 (en) Sensor element and method for determining the oxygen concentration in gas mixtures
DE102008001997A1 (en) Lambda jump probe with alternating reference
DE102013210903A1 (en) Gas sensor for measuring different gases and related manufacturing process
EP2492676B1 (en) Sensor and method for detecting particles in a gas flow

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee