DE102007050119A1 - Storage device, sensor element and method for the qualitative and / or quantitative determination of at least one gas component, in particular of nitrogen oxides, in a gas - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung zum Speichern von mindestens einer Gaskomponente eines Gases, insbesondere von Stickoxiden (NOx), für ein Sensorelement (11), wobei die Speichervorrichtung mindestens ein Speichermittel (2, 2a, 2b, 2c) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung mindestens eine für die Gaskomponente permeable Schicht (3) aufweist, die derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass das Speichermittel (2, 2a, 2b, 2c) vor in dem Gas enthaltenen Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen geschützt ist, sowie ein diese Speichervorrichtung umfassendes Sensorelement (11) und Verfahren zur diskontinuierlichen, qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens einer Gaskomponente eines Gases.The present invention relates to a storage device for storing at least one gas component of a gas, in particular nitrogen oxides (NOx), for a sensor element (11), wherein the storage device comprises at least one storage means (2, 2a, 2b, 2c), characterized in that the storage device comprises at least one layer (3) permeable to the gas component, which is configured and / or arranged such that the storage means (2, 2a, 2b, 2c) are protected from phosphorus, sulfur and / or silicon contained in the gas. Compounds is protected, as well as this memory device comprehensive sensor element (11) and method for the discontinuous, qualitative and / or quantitative determination of at least one gas component of a gas.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung zum Speichern von mindestens einer Gaskomponente eines Gases, insbesondere von Stickoxiden (NOx), für ein Sensorelement, ein diese Speichervorrichtung umfassendes Sensorelement sowie ein Verfahren zur diskontinuierlichen, quantitativen und/oder qualitativen Bestimmung mindestens einer Gaskomponente eines Gases.The The present invention relates to a storage device for storing of at least one gas component of a gas, in particular of nitrogen oxides (NOx), for a sensor element, this memory device comprehensive sensor element and a method for discontinuous, quantitative and / or qualitative determination of at least one Gas component of a gas.
Stand der TechnikState of the art
Durch moderne Abgastechnik ist eine Abgasreinigung für Verbrennungsmotoren technisch handhabbar geworden. Zudem besteht in vielen Ländern eine gesetzliche Vorschrift für die Abgasreinigung. Beispielsweise ist in Europa eine Einhaltung von Grenzwerten für Schadstoffe als so genannte „Euro"-Norm vorgeschrieben. Die Schadstoffe können aus verschiedenen Schadstoffklassen stammen, wie Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffoxide (NO, NO2, kurz Stickoxide oder NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Partikel (PM). Ein Hauptaugenmerk liegt bei diesen Schadstoffen auf der Schadstoffklasse der Stickoxide. Insbesondere die Stickoxide, wie Stickstoffdioxid, reizen und schädigen die Atmungsorgane, tragen zur Bildung von Smog, saurem Regen und Ozon bei. Daher zielt die Abgasreinigung neben einer Vermeidung oder Verminderung der anderen Schadstoffe insbesondere auf die von Stickoxiden ab.Modern exhaust technology has made exhaust gas purification for internal combustion engines technically manageable. In addition, many countries have a statutory regulation for exhaust gas purification. For example, in Europe, compliance with emission limit values is prescribed as a so-called "Euro" standard, which can originate from different pollutant classes, such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO, NO 2 , short nitrogen oxides or NO x ), hydrocarbons ( HC) and particulate matter (PM), with particular attention being paid to the pollutant class of nitrogen oxides, especially nitric oxides, such as nitrogen dioxide, irritate and damage the respiratory system, contribute to the formation of smog, acid rain and ozone avoidance or reduction of other pollutants especially on the nitrogen oxides from.
Die Abgasreinigung in Otto-Motoren mittels eines so genannten 3-Wege-Katalysators ist durch eine Steuerung und Regelung beherrschbar. Hingegen ist die Abgasreinigung von einem Dieselmotor vergleichsweise aufwändig. Durch eine sogenannte SCR-Abgasbehandlung („selective catalytic reduction", selektive katalytische Reduktion) werden selektiv bestimmte Gaskomponenten, insbesondere Stickoxide, in dem Abgas reduziert. Die Reduktion kann im Abgas durch eine Reaktion eines Stickoxids mit Ammoniak geschehen. Der benötigte Ammoniak wird dem Abgas beispielsweise in Form einer wässrigen Harnstofflösung zugeführt. Insbesondere wird die Harnstofflösung dem Abgas zugeführt bevor das Abgas auf einen SCR-Katalysator trifft. Dies kann beispielsweise mittels einer steuerbaren oder regelbaren Dosierpumpe oder Injektoreinspritzung vorgenommen. Aus der Harnstofflösung entsteht durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak. Der erzeugte Ammoniak wird im SCR-Katalysator bei einer geeigneten Reaktionstemperatur mit den Stickoxiden des Abgases zur Reaktion gebracht, wobei hauptsächlich Stickstoff und Wasser gebildet werden. Abhängig von der Stickoxidemission – auch Rohemission genannt –, welche wiederum von der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig ist, wird die Harnstofflösung mengenmäßig dem Abgasstrom zugeführt.The Exhaust gas purification in petrol engines by means of a so-called 3-way catalytic converter is controllable by a control and regulation. On the other hand is the exhaust gas purification of a diesel engine comparatively expensive. Through a so-called SCR exhaust treatment ("selective catalytic "selective catalytic reduction) are selectively selected gas components, in particular nitrogen oxides, reduced in the exhaust gas. The reduction can be in the Exhaust gas done by a reaction of a nitrogen oxide with ammonia. The required ammonia is the exhaust gas, for example in Form supplied to an aqueous urea solution. In particular, the urea solution is supplied to the exhaust gas before the exhaust gas hits an SCR catalyst. This can be, for example by means of a controllable or controllable metering pump or injector injection performed. From the urea solution is formed by a Hydrolysis reaction ammonia. The generated ammonia is in the SCR catalyst at a suitable reaction temperature with the nitrogen oxides of the exhaust gas reacted, wherein mainly nitrogen and Water are formed. Depending on the nitrogen oxide emission - too Called raw emission - which in turn depends on the speed and the torque of the engine is dependent, the urea solution quantitatively fed to the exhaust stream.
Somit ist es wichtig, die Konzentration der Schadstoffe, insbesondere der Stickoxide, im Abgas genau bestimmen zu können, um die Abgasbehandlung mit optimierten Werten durchführen zu können. Mit anderen Worten, ist es wichtig hierzu eine für die Abgasreinigung erforderliche Messgenauigkeit zu erreichen und einzuhalten. Zu diesem Zweck werden NOx-Sensoren verwendet, die kontinuierlich betrieben werden. Derartige NOx-Sensoren, insbesondere Grenzstromsensoren, müssen eine ausreichende Beständigkeit im Abgas aufweisen.Thus, it is important to be able to precisely determine the concentration of pollutants, in particular nitrogen oxides, in the exhaust gas in order to be able to carry out the exhaust gas treatment with optimized values. In other words, it is important to achieve and maintain a measurement accuracy required for the exhaust gas purification. For this purpose, NO x sensors are used, which are operated continuously. Such NO x sensors, in particular limit current sensors, must have sufficient resistance in the exhaust gas.
Um
Stickoxide messen zu können, wird in der
Die
In
der
Alle genannten Speichermittel weisen Materialien auf, die während ihres Einsatzes Alterungsvorgängen ausgesetzt sind. Die Alterungsvorgänge können zum einen durch eine Vergiftung des Speichermittels mit Abgasbestandteilen wie Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen, und zum anderen durch Beanspruchungen des Speichermittels durch Temperaturwechsel verursacht werden und wirken sich negativ auf das Messverhalten, beispielsweise die Messgenauigkeit und Antwortzeit, des Sensorelements aus. Derartige Messfehler können im Falle einer auf den Messergebnissen basierenden SCR-Abgasbehandlung eine Unter- oder Überdosierung von Harnstoff und somit eine unvollständige Abgasreinigung oder ein mit zusätzlichen Substanzen belastetes Abgas zur Folge haben.All said storage means comprise materials which during their use are exposed to aging processes. The Aging processes can be caused by a Poisoning of the storage medium with exhaust components such as phosphorus, sulfur and / or silicon compounds, and secondly by stresses the storage medium caused by temperature change and have a negative effect on the measurement behavior, for example, the measurement accuracy and response time, of the sensor element. Such measurement errors can in the case of an SCR exhaust gas treatment based on the measurement results a under or overdose of urea and thus an incomplete emission control or one with additional substances polluted exhaust gas result.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung für mindestens eine Gaskomponente eines Gases, insbesondere von Stickoxiden (NOx), nach Anspruch 1 sowie ein erfindungsgemäßes Sensorelement nach Anspruch 11 sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 15 haben den Vorteil, dass die erläuterten vergiftungs- und temperaturwechselbedingte Alterungsvorgänge des Speichermittels und damit eine Verschlechterung des Messverhaltens, beispielsweise der Messgenauigkeit und Antwortzeit, vermieden und/oder verringert werden können. Das erfindungsgemäße Sensorelement zeichnet sich dadurch aus, dass es eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet, eine lange Lebensdauer aufweist und kostengünstig ist.A storage device according to the invention for at least one gas component of a gas, in particular of nitrogen oxides (NO x ), according to claim 1 and a sensor element according to claim 11 and an inventive method according to claim 15 have the advantage that the explained poisoning and temperature change aging processes of the storage means and Thus, a deterioration of the measurement behavior, such as the measurement accuracy and response time can be avoided and / or reduced. The sensor element according to the invention is characterized in that it ensures a high accuracy of measurement, has a long life and is inexpensive.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen zu entnehmen.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention Subject matter of the description, the drawings and the claims refer to.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.
Die
In
der in die den
In
der in den
Der
zu speichernden und zu bestimmenden Gaskomponente wird es im Rahmen
dieser ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Sensorelementes
Um
die Änderung der elektrischen Eigenschaft bzw. Größe
des Speichermittels
Dabei
ist das Verfahren zur diskontinuierlichen Bestimmung der Konzentration
mindestens einer Gaskomponente eines Gases mit einem Sensorelementes
der ersten sowie der nachfolgend erläuterten zweiten und
dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, dass in einer Sammel- und Messphase bei
einer Temperatur von ≤ 450°C, beispielsweise von ≤ 350°C,
insbesondere in einem Bereich von ≥ 250°C bis ≤ 350°C,
die zu bestimmende Gaskomponente in dem Speichermittel
Um
die Temperaturerhöhung während der Regenerationsphase
zu gewährleisten, umfasst das Sensorelement der ersten
sowie der nachfolgend erläuterten zweiten und dritten Ausführungsform
eine Heizvorrichtung
Die
verschiedenen Speichermittel
Vorzugsweise
wird ein erfindungsgemäßes Sensorelement hergestellt,
in dem zunächst der keramische Grundkörper
Im
Gegensatz zu den Sensorelementen der ersten bis dritten Ausführungsform,
ist im Rahmen der vierten Ausführungsform eine erste Elektrode
Darüber
hinaus ist im Rahmen der vierten und im Folgenden erläuterten
fünften Ausführungsform die äußere/n
Pumpelektrode/n
Das
Verfahren zur diskontinuierlichen Bestimmung der Konzentration mindestens
einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines
Gases mit einem Sensorelemente
Da
durch ein Sensorelement der vierten Ausführungsform nicht
zwischen molekularem Sauerstoff und Sauerstoff aus einer sauerstoffenthaltenden Gaskomponente
unterschieden werden, kann es bei hohen Sauerstoffkonzentrationen
vorteilhaft sein, eine weitere Pumpzelle in das Sensorelement
Da
der Gasraum
Vorteilhafterweise
ist das erfindungsgemäße Verfahren zur diskontinuierlichen
Bestimmung der Konzentration mindestens einer Gaskomponente, insbesondere
von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem
Sensorelemente
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Speichervorrichtung zum Speichern von mindestens einer Gaskomponente eines Gases, insbesondere von Stickoxiden (NOx), für ein Sensorelement, insbesondere ein Gassensorelement, wobei die Speichervorrichtung mindestens ein Speichermittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung mindestens eine für die Gaskomponente permeable Schicht aufweist, die derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass das Speichermittel vor in dem Gas enthaltenen Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen geschützt wird.The present invention is a storage device for storing at least one gas component of a gas, in particular nitrogen oxides (NO x ), for a sensor element, in particular a gas sensor element, wherein the storage device comprises at least one storage means, characterized in that the storage device at least one for the Gas component permeable layer which is configured and / or arranged so that the storage means is protected from contained in the gas phosphorus, sulfur and / or silicon compounds.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können als zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente grundsätzlich alle, insbesondere sauerstoffenthaltenden, Verbindungen in Frage kommen. Beispielsweise können Stickoxide (NOx), insbesondere Stickstoffmonoxid (NO) und/oder Stickstoffdioxid, Wasser (H2O), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2), mit der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung gespeichert werden.In the context of the present invention, as the gas component to be stored or determined, basically all, in particular oxygen-containing, compounds can be considered. For example, nitrogen oxides (NO x ), in particular nitrogen monoxide (NO) and / or nitrogen dioxide, water (H 2 O), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ) can be stored with the storage device according to the invention.
Die permeable Schicht kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf der/den dem Gas zugänglichen Oberfläche/n des Speichermittels aufgebracht sein und/oder diese Oberfläche/n des Speichermittels überziehen und/oder derart in der Umgebung des Speichermittels ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass das zu bestimmende Gas die permeable Schicht vor dem Kontakt mit dem Speichermittel passiert. Beispielsweise kann die Speichervorrichtung einen ersten Gasraum umfassen, der durch die permeable Schicht und gegebenenfalls einen keramischen Grundkörper und/oder eine erste Diffusionsbarriere, ausgebildet wird, wobei das Speichermittel in dem ersten Gasraum angeordnet ist.The permeable layer may in the context of the present invention the surface (s) of the gas accessible to the gas Storage means applied and / or this surface / n of the storage means and / or such in the environment be formed of the memory means and / or arranged that the gas to be determined, the permeable layer before contact with the Storage media happens. For example, the storage device a first gas space passing through the permeable layer and optionally a ceramic base body and / or a first diffusion barrier, is formed, wherein the storage means is arranged in the first gas space.
Um zu gewährleisten, dass das die Schicht für die zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente permeabel ist, kann die Schicht aus einem porösen Material ausgebildet sein. Die permeable Schicht schützt das Speichermittel vorzugsweise dadurch vor Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen dadurch, dass sie die in dem Gas enthaltenen Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen adsorbiert, absorbiert und/oder chemisch bindet. Dies kann beispielsweise durch Reaktion mit einem Erdalkalioxid gewährleistet werden. Beispielsweise kann die permeable Schicht daher aus einem porösen Material ausgebildet sein, welches eine Zusammensetzung aus mindestens einer Stützkeramikkomponente, insbesondere mehreren Stützkeramikkomponenten, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aluminiumoxid, Zeolith und/oder Cordierit, und mindestens einem Erdalkalioxid, insbesondere mehreren Erdalkalioxiden, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Bariumoxid, umfasst oder daraus besteht. Beispielsweise kann die Zusammensetzung der permeablen Schicht ≥ 90 Gew.-% bis ≤ 98 Gew.-% an Stützkeramikkomponenten, beispielsweise Aluminiumoxid, Zeolith und/oder Cordierit, und ≥ 2 Gew.-% bis ≤ 10 Gew.-% an Erdalkalioxiden, beispielsweise Calciumoxid, Magnesiumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Bariumoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung der permeablen Schicht, umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere kann die Zusammensetzung der permeablen Schicht ≥ 95 Gew.-% bis ≤ 97,9 Gew.-% an Stützkeramikkomponenten, beispielsweise Aluminiumoxid, Zeolith und/oder Cordierit, und ≥ 2,1 Gew.-% bis ≤ 5 Gew.-% an Erdalkalioxiden, beispielsweise Calciumoxid, Magnesiumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Bariumoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung der permeablen Schicht, umfassen oder daraus bestehen. Optional kann die Zusammensetzung der permeablen Schicht zusätzlich Ceroxid, insbesondere Cer(IV)-oxid, umfassen. Der Anteil an Ceroxid kann beispielsweise ≥ 0,5 Gew.-% bis ≤ 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung der permeablen Schicht, betragen. Dabei addieren sich die Mengen der Bestandteile der Zusammensetzung der permeablen Schicht zu 100 Gew.-%. Beispielsweise kann die permeable Schicht eine Schichtdicke in einem Bereich von ≥ 0,2 μm bis ≤ 10 μm, insbesondere von ≥ 0,5 μm bis ≤ 5 μm, vorzugsweise von ≥ 1 μm bis ≤ 3 μm, aufweisen.In order to ensure that the layer is permeable to the gas component to be stored or determined, the layer may be formed of a porous material. The permeable layer preferably protects the storage means from phosphorus, sulfur and / or silicon compounds by adsorbing, absorbing and / or chemically bonding the phosphorus, sulfur and / or silicon compounds contained in the gas. This can be ensured, for example, by reaction with an alkaline earth oxide. For example, the permeable layer may therefore be formed from a porous material which comprises a composition of at least one supporting ceramic component, in particular a plurality of supporting ceramic components, for example selected from the group consisting of alumina, zeolite and / or cordierite, and at least one earth alkali oxide, in particular a plurality of alkaline earth oxides, for example selected from the group comprising magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide and / or barium oxide, in particular barium oxide, comprises or consists of. For example, the composition of the permeable layer may be ≥90% to ≤98% by weight of supporting ceramic components, for example alumina, zeolite and / or cordierite, and ≥2% to ≤10% by weight of alkaline earth oxides, for example Calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide and / or barium oxide, in particular barium oxide, based on the total weight of the composition of the permeable layer, comprise or consist of. In particular, the composition of the permeable layer may comprise ≥95% to ≤97.9% by weight of supporting ceramic components, for example alumina, zeolite and / or cordierite, and ≥2.1% to ≤5% by weight. of alkaline earth oxides, for example calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide and / or barium oxide, in particular barium oxide, based on the total weight of the composition of the permeable layer, or consist thereof. Optionally, the composition of the permeable layer may additionally comprise cerium oxide, in particular cerium (IV) oxide. The proportion of cerium oxide can be, for example, ≥ 0.5% by weight to ≦ 2% by weight, based on the total weight of the composition of the permeable layer. In this case, the amounts of the components of the composition of the permeable layer add up to 100 wt .-%. By way of example, the permeable layer may have a layer thickness in a range from ≥ 0.2 μm to ≦ 10 μm, in particular from ≥ 0.5 μm to ≦ 5 μm, preferably from ≥ 1 μm to ≦ 3 μm.
Als Speichermittel können beispielsweise Verbindungen eingesetzt werden, die in der Lage sind Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid zu oxidieren und/oder Stickstoffdioxid zu absorbieren und/oder chemisch als Nitrat zu binden. Beispielsweise kann das Speichermittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einer Zusammensetzung ausgebildet sein, welche mindestens eine Erdalkaliverbindung, insbesondere mehrere Erdalkaliverbindungen, beispielsweise ein Oxid, Nitrat und/oder Carbonat, insbesondere ein Oxid und/oder Carbonat, von Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Barium, umfasst oder daraus besteht. Zusätzlich kann die Zusammensetzung des Speichermittels im Rahmen der vorliegenden Erfindung katalytisch aktive Verbindungen und/oder Elemente umfassen. Beispielsweise kann die Zusammensetzung des Speichermittels zusätzlich mindestens ein Ceroxid, insbesondere Cer(III)-oxid und/oder Cer(IV)-oxid; und/oder mindestens ein Oxid und/oder Perowskit, welches Eisen und/oder ein oder mehrere Elemente der dritten, vierten, fünften und/oder sechsten Nebengruppe, beispielsweise Eisen, Titan, Vanadium, Wolfram und/oder ein Seltenerdmetall, insbesondere ein anderes Seltenerdmetall als Cer; enthält; und/oder mindestens ein Platingruppenmetall, beispielsweise Palladium, Platin, Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium; und/oder elementares Eisen und/oder Cer; umfassen. Vorzugsweise liegen die einzelnen Komponenten in feiner Verteilung in der Zusammensetzung vor. Der Zusatz von katalytisch aktiven Verbindungen bzw. Elementen hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Oxidation der Gaskomponente, insbesondere von Stickstoffmonoxid, als vorteilhaft erwiesen.When Storage means can be used, for example, compounds which are capable of nitric oxide to nitrogen dioxide to oxidize and / or to absorb nitrogen dioxide and / or chemically to bind as nitrate. For example, the storage means in Frame of the present invention formed from a composition be, which at least one alkaline earth compound, in particular several Alkaline earth compounds, such as an oxide, nitrate and / or Carbonate, in particular an oxide and / or carbonate, of magnesium oxide, Calcium oxide, strontium oxide and / or barium oxide, in particular barium, includes or consists of. In addition, the composition the storage means in the context of the present invention catalytically comprise active compounds and / or elements. For example, the Composition of the storage medium additionally at least a cerium oxide, in particular cerium (III) oxide and / or cerium (IV) oxide; and or at least one oxide and / or perovskite, which iron and / or a or more elements of the third, fourth, fifth and / or sixth subgroup, for example iron, titanium, vanadium, tungsten and / or a rare earth metal, especially another rare earth metal as Cerium; contains; and / or at least one platinum group metal, for example, palladium, platinum, iridium, rhodium and / or ruthenium; and / or elemental iron and / or cerium; include. Preferably the individual components are in fine distribution in the composition. The addition of catalytically active compounds or elements has within the scope of the present invention for improving the oxidation the gas component, in particular of nitric oxide, as advantageous proved.
Der Erdalkaliverbindungsanteil der Zusammensetzung des Speichermittels kann ≥ 60 Gew.-% bis ≤ 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Der Ceroxidanteil der Zusammensetzung des Speichermittels kann ≥ 0,1 Gew.-% bis ≤ 20 Gew.-%, beispielsweise ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 10 Gew.-%, insbesondere ≥ 3 Gew.-% bis ≤ 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Der Anteil der Zusammensetzung des Speichermittels an Eisen und/oder Elemente der dritten, vierten, fünften und/oder sechsten Nebengruppe enthaltenden Oxiden und/oder Perowskiten kann ≥ 5 Gew.-% bis ≤ 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Beispielsweise kann Eisenoxidanteil der Zusammensetzung des Speichermittels ≥ 0,1 Gew.-% bis ≤ 10 Gew.-%, insbesondere ≥ 3 Gew.-% bis ≤ 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Der Platingruppenmetallanteil der Zusammensetzung des Speichermittels kann ≥ 0,01 Gew.-% bis ≤ 5 Gew.-%, insbesondere ≥ 0,1 Gew.-% bis ≤ 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Der Anteil der Zusammensetzung des Speichermittels an elementarem Eisen und/oder Cer kann ≥ 0 Gew.-% bis ≤ 10 Gew.-%, beispielsweise ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 9 Gew.-%, insbesondere ≥ 3 Gew.-% bis ≤ 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels, betragen. Dabei addieren sich die Mengen der Bestandteile der Zusammensetzung des Speichermittels zu 100 Gew.-%.Of the Alkaline earth compound content of the composition of the storage medium can be ≥ 60 wt .-% to ≤ 90 wt .-%, based on the total weight of the composition of the storage medium. The ceria content of the composition of the storage means can be ≥ 0.1 % By weight to ≦ 20% by weight, for example ≥ 1% by weight to ≦ 10% by weight, in particular ≥ 3% by weight to ≦ 8 % By weight, based on the total weight of the composition of the storage medium, be. The proportion of the composition of the storage medium Iron and / or elements of the third, fourth, fifth and / or sixth subgroup-containing oxides and / or perovskites can ≥ 5 Wt .-% to ≤ 20 wt .-%, based on the total weight of Composition of the storage medium, amount. For example, iron oxide content the composition of the storage means ≥ 0.1 wt .-% to ≤ 10 Wt .-%, in particular ≥ 3 wt .-% to ≤ 8 wt .-%, based on the total weight of the composition of the storage means, be. The platinum group metal content of the composition of the Storage agent may be ≥ 0.01 wt .-% to ≤ 5 wt .-%, in particular ≥ 0.1 wt .-% to ≤ 3 wt .-%, based on the total weight of the composition of the storage medium. The proportion of the composition of the storage medium to elemental Iron and / or cerium can be ≥ 0% by weight to ≤ 10% by weight, For example, ≥ 1 wt .-% to ≤ 9 wt .-%, in particular ≥ 3 Wt .-% to ≤ 8 wt .-%, based on the total weight of the composition of the storage medium amount. This adds up the amounts of Components of the composition of the storage means to 100 wt .-%.
Eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung kann mindestens zwei Speichermittel, vorzugsweise mindestens drei Speichermittel, beispielsweise vier, fünf, oder sechs Speichermittel, umfassen. Beispielsweise umfasst die erfindungsgemäße Speichervorrichtung ein erstes Speichermittel und ein zweites Speichermittel und/oder ein drittes Speichermittel.A Storage device according to the invention can be at least two storage means, preferably at least three storage means, For example, four, five, or six storage means include. By way of example, the storage device according to the invention comprises a first storage means and a second storage means and / or a third storage means.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Speichermittel eine unterschiedlich hohe Affinität für die zu bestimmende Gaskomponente und/oder jeweils für eine andere Gaskomponente eine hohe Affinität aufweisen. Beispielsweise kann das erste Speichermittel eine hohe Affinität für eine erste Gaskomponente, beispielsweise NO, und das zweite Speichermittel eine hohe Affinität für eine zweite Gaskomponente, beispielsweise NO2, und/oder das dritte Speichermittel eine hohe Affinität für eine dritte Gaskomponente, beispielsweise H2O, aufweisen. Dabei bedeutet „hohe Affinität", dass das Bestreben der jeweiligen, speziellen Gaskomponente in und/oder an dem jeweiligen, speziellen Speichermittel absorbiert, gebunden und/oder adsorbiert zu werden deutlich höher als in und/oder an einem der anderen Speichermittel absorbiert, gebunden und/oder adsorbiert zu werden ist.In the context of the present invention, the storage means may have a different affinity for the gas component to be determined and / or for each other gas component have a high affinity. For example, the first storage means may have a high affinity for a first gas component, for example NO, and the second storage means a high affinity for a second gas component, for example NO 2 , and / or the third storage means a high affinity for a third gas component, for example H 2 O. , exhibit. Herein, "high affinity" means that the aspiration of the particular gas component absorbed and / or adsorbed in and / or on the particular storage means is significantly higher than bound in and / or absorbed, bound and / or adsorbed to one of the other storage means / or to be adsorbed.
Das erste und/oder zweite und/oder dritte Speichermittel ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in Form einer Speichermittelschicht ausgebildet. Beispielsweise können im Rahmen der vorliegenden Erfindung mindestens zwei Speichermittelschichten, insbesondere mindestens drei Speichermittelschichten, nebeneinander angeordneten sind. Der Einsatz mehrerer und/oder unterschiedlicher Speichermittel ermöglicht eine breite Ausrichtung hinsichtlich einer Verwendung der Vorrichtung. Zum einen kann hierdurch ein größerer Konzentrationsbereich für die einzelne Gaskomponente durch die Vorrichtung abgedeckt werden. Zum anderen kann die Anzahl der gleichzeitig bestimmbaren Gaskomponenten erhöht werden.The first and / or second and / or third storage means is in the frame of the present invention, preferably in the form of a storage medium layer educated. For example, in the context of the present Invention at least two storage media layers, in particular at least three storage medium layers, arranged side by side are. The use of several and / or different storage means allows a broad orientation in terms of use the device. On the one hand, this can result in a larger concentration range for the single gas component covered by the device become. On the other hand, the number of simultaneously determinable Gas components are increased.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Speichervorrichtung darüber hinaus ein Adsorptionsmittel, welches eine höhere Adsorptionsrate für die zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente aufweist als das Speichermittel. Zweckmäßiger ist das Adsorptionsmittel auf der/den dem Gas zugänglichen Oberfläche/n des Speichermittels aufgebracht. Das Adsorptionsmittel kann beispielsweise feinteiliges, poröses Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Cordierit und/oder Zeolith umfassen. Beispielsweise kann das Adsorptionsmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine im Zusammenhang mit der permeablen Schicht erläuterte Zusammensetzung umfassen oder daraus bestehen. Der Einsatz eines Adsorptionsmittels bewirkt vorteilhafterweise eine Beschleunigung der Adsorption der Gaskomponente.Preferably includes the storage device according to the invention In addition, an adsorbent, which is a higher Adsorption rate for the stored or to be determined Gas component as the storage means. Appropriately is the adsorbent on the / the gas accessible Surface / s of the storage medium applied. The adsorbent For example, finely divided, porous alumina, Magnesium oxide, cordierite and / or zeolite. For example, can the adsorbent in the context of the present invention a in the context of the permeable layer or consist of. The use of an adsorbent causes Advantageously, an acceleration of the adsorption of the gas component.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Sensorelement zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung, insbesondere der Bestimmung der Konzentration, mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung und mindestens eine erste und eine zweite Elektrode zur Bestimmung einer elektrischen Größe, wobei die Größe von der im Speichermittel gespeicherten Menge der Gaskomponente abhängt.Another object of the present invention is sensor element for qualitative and / or quantitative determination, in particular the determination of the concentration, at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), a gas comprising at least one storage device according to the invention and at least one first and one second electrode for determining an electrical quantity, the size depending on the amount of the gas component stored in the storage means.
Im Rahmen der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes sind die Elektroden derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass als elektrische Größe die elektrische Leitfähigkeit, der elektrische Widerstand, die Impedanz und/oder die Dielektrizitätskonstante des Speichermittels und der darin gespeicherten Gaskomponente bestimmbar ist. Zweckmäßigerweise sind die erste und zweite Elektrode dazu an gegenüberliegenden Seiten des Speichermittels der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung anliegend angeordnet. Das Sensorelement verfügt darüber hinaus über mindestens zwei Zuleitungen, über welche die Elektroden an eine Spannungsversorgung-, Stromversorgungs-, Strommess-, Spannungsmess-, Widerstandsmess- und/oder Steuervorrichtung angeschlossen sind. Die erste, zweite und dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes unterscheidet sich dabei – wie im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung erläutert – in der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung, beispielsweise der Anzahl der Speichermittel und der Anwesenheit eines Adsorptionsmittel.in the Frame of the first, second and third embodiment a sensor element according to the invention are the Electrodes designed and / or arranged such that as electrical Size the electrical conductivity, the electrical resistance, the impedance and / or the dielectric constant of the Storage means and the gas component stored therein determinable is. Conveniently, the first and second Electrode on opposite sides of the storage means arranged adjacent to the storage device according to the invention. The sensor element also has at least two leads over which the electrodes to a power supply, power, current, voltage, resistance and / or control device are connected. The first, second and third embodiment of an inventive Sensor element is different - as related explained with the description of the figures - in the Embodiment of the storage device according to the invention, for example, the number of storage means and the presence an adsorbent.
Im Rahmen der vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes ist die erste Elektrode in dem ersten Gasraum (der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung) und die zweite Elektrode außerhalb des ersten Gasraums (der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung) angeordnet, wobei die erste und die zweite Elektrode eine erste Pumpzelle bilden und durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ionischer Sauerstoff pumpbar ist.in the Frame of the fourth embodiment of an inventive Sensor element is the first electrode in the first gas space (the memory device according to the invention) and the second electrode outside the first gas space (the inventive Storage device), wherein the first and the second Electrode form a first pumping cell and by applying a voltage between the first and the second electrode ionic oxygen pumpable is.
Zweckmäßigerweise ist der keramische Grundkörper der Speichervorrichtung im Rahmen der vierten und der fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zumindest teilweise oder vollständig aus einem sauerstoffionenleitenden Material, vorzugsweise yttriumstabilisiertem Zirkoniumoxid, ausgebildet. Insofern der keramische Grundkörper teilweise aus einem sauerstoffionenleitenden Material ausgebildet ist, kann der keramische Grundkörper als nicht-sauerstoffionenleitendes Material beispielsweise Aluminiumoxid aufweisen. Die Elektroden sind im Rahmen dieser Ausführungsformen zweckmäßigerweise auf dem sauerstoffionenleitenden Material des keramischen Grundkörper angeordnet.Conveniently, is the ceramic body of the storage device in the context of the fourth and fifth embodiments a sensor element according to the invention at least partially or completely of an oxygen-ion-conducting material, preferably yttrium-stabilized zirconium oxide formed. insofar the basic ceramic body partly from an oxygen ion-conducting Material is formed, the ceramic body as non-oxygen ion conductive material, for example, aluminum oxide. The electrodes are within the scope of these embodiments conveniently on the oxygen ion-conducting Material of the ceramic base body arranged.
Das Speichermittel kann im Rahmen der vierten und der fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes auf der ersten Elektrode aufgebracht oder in die erste Elektrode integriert oder in dem ersten Gasraum zu der ersten Elektrode beabstandet angeordnet sein.The Storage means can under the fourth and the fifth Embodiment of an inventive Sensor element applied to the first electrode or in the integrated first electrode or in the first gas space to the first electrode be spaced apart.
Um das Anlegen einer Spannung, insbesondere Pumpspannung, und den Anschluss der Elektroden an eine Spannungsversorgung-, Stromversorgungs-, Strommess-, Spannungsmess-, Widerstandsmess- und/oder Steuervorrichtung zu gewährleisten verfügt das Sensorelement im Rahmen der vierten und der fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zumindest über mindestens zwei, jeweils an den Elektroden angeschlossene Zuleitungen und Kontakte.To the application of a voltage, in particular pump voltage, and the connection of the Elek In the context of the fourth and fifth embodiments of a sensor element according to the invention, the sensor element has at least at least two supply lines and contacts connected to the electrodes in each case to ensure a voltage supply, power supply, current measuring, voltage measuring, resistance measuring and / or control device ,
Im Rahmen der fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes weist das Sensorelement einen zweiten Gasraum, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode aufweist, wobei die dritte Elektrode in dem zweiten Gasraum und die vierte Elektrode außerhalb des zweiten Gasraums angeordnet ist, wobei die dritte und vierte Elektrode eine zweite Pumpzelle bilden und durch Anlegen einer Spannung zwischen der dritten und der vierten Elektrode ionischer Sauerstoff pumpbar ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform weist beispielsweise nur der erste Gasraum ein Speichermittel auf.in the Frame of the fifth embodiment of an inventive Sensor element, the sensor element has a second gas space, a third electrode and a fourth electrode, wherein the third Electrode in the second gas space and the fourth electrode outside the second gas space is arranged, wherein the third and fourth Electrode form a second pumping cell and by applying a voltage between the third and the fourth electrode ionic oxygen is pumpable. In the context of this embodiment, for example, only the first gas space has a storage means.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur diskontinuierlichen, qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung, insbesondere zur Bestimmung der Konzentration, mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem erfindungsgemäßen Sensorelemente, beispielsweise der ersten bis dritten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Sammel- und Messphase bei einer Temperatur von ≤ 450°C, beispielsweise von ≤ 350°C, insbesondere in einem Bereich von ≥ 250°C bis ≤ 350°C, die zu bestimmende Gaskomponente in dem Speichermittel gespeichert bzw. gesammelt und eine von der in dem Speichermittel gespeicherten bzw. gesammelten Menge der Gaskomponente abhängige elektrische Größe bestimmt und als Maß für die Menge der Gaskomponente, insbesondere Stickoxide (NOx), ausgegeben wird; und in einer Regenerationsphase die gespeicherte bzw. gesammelte Gaskomponente durch eine Temperaturerhöhung auf ≥ 500°C, beispielsweise ≥ 600°C, insbesondere auf eine Temperatur in einem Bereich von ≥ 650°C bis ≤ 750°C, oder durch mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoff zumindest teilweise oder vollständig von und/oder aus dem Speichermittel entfernt wird. Die Bestimmung der von der in dem Speichermittel gesammelten Menge der Gaskomponente abhängigen elektrischen Größe kann in Intervallen oder kontinuierlich erfolgen. Als elektrische Größe kann beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit, der elektrische Widerstand, die Impedanz und/oder die Dielektrizitätskonstante des Speichermittels und der darin gespeicherten Gaskomponente bestimmt werden. Die Regenerationsphase kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in zeitlich festgelegten Intervallen oder beim Erreichen eines Grenzwertes eingeleitet werden. Die Länge der zeitlich festgelegten Intervalle hängt dabei von dem Einsatzort des Sensorelementes ab. Insofern das Sensorelement der Rohemission und damit einer hohen Konzentration der zu bestimmenden/speichernden Gaskomponente ausgesetzt ist, wird vorzugsweise ein kurzes zeitliches Intervall, beispielsweise von etwa 1 min bis etwa 2 min, festgelegt. Insofern das Sensorelement einer geringen Konzentration der zu bestimmenden/speichernden Gaskomponente ausgesetzt ist, beispielsweise nach einer Abgasnachbehandlung, kann ein längeres zeitliches Intervall, beispielsweise von etwa 10 min bis etwa 30 min, insbesondere 15 min, festgelegt werden. Der Grenzwert wird dabei derart festgelegt, dass die Regenerationsphase vor Eintritt der Sättigung des Speichermittels mit der Gaskomponente eingeleitet wird. Insofern der Grenzwert überschritten wird und/oder in einem festgelegten Zeitraum zu viele Regenerationsphasen ausgelöst werden, kann darüber hinaus eine Diagnosewarnung, beispielsweise an den Betreiber einer mit dem Sensorelement ausgestatteten Anlage oder an den Fahrer eines mit dem Sensorelement ausgestatteten Fahrzeugs, ausgegeben werden.Another object of the present invention is a method for discontinuous, qualitative and / or quantitative determination, in particular for determining the concentration, at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), a gas with a sensor elements according to the invention, for example, the first to third embodiment , characterized in that in a collecting and measuring phase at a temperature of ≤ 450 ° C, for example of ≤ 350 ° C, in particular in a range of ≥ 250 ° C to ≤ 350 ° C, the gas component to be determined stored in the storage means or collected and determined by the stored or accumulated in the storage means amount of the gas component dependent electrical variable and is output as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ); and in a regeneration phase, the stored or accumulated gas component by a temperature increase to ≥ 500 ° C, for example ≥ 600 ° C, in particular to a temperature in a range of ≥ 650 ° C to ≤ 750 ° C, or by hydrogen produced by electrolysis at least is partially or completely removed from and / or from the storage means. The determination of the electric quantity dependent on the amount of the gas component accumulated in the storage means may be at intervals or continuously. By way of example, the electrical conductivity, the electrical resistance, the impedance and / or the dielectric constant of the storage means and the gas component stored therein can be determined as the electrical variable. The regeneration phase can be initiated within the scope of the present invention at timed intervals or when a limit value is reached. The length of the timed intervals depends on the location of the sensor element. Insofar as the sensor element is exposed to the untreated emission and thus to a high concentration of the gas component to be determined / stored, a short time interval, for example from about 1 min to about 2 min, is preferably determined. Insofar as the sensor element is exposed to a low concentration of the gas component to be determined / stored, for example after exhaust aftertreatment, a longer time interval, for example from about 10 minutes to about 30 minutes, in particular 15 minutes, can be established. The limit value is determined in such a way that the regeneration phase is initiated before the saturation of the storage means with the gas component. Insofar as the limit value is exceeded and / or too many regeneration phases are triggered within a defined period of time, a diagnostic warning, for example to the operator of a system equipped with the sensor element or to the driver of a vehicle equipped with the sensor element, can be output.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur diskontinuierlichen, qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung, insbesondere zur Bestimmung der Konzentration, mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem erfindungsgemäßen Sensorelemente, beispielsweise der vierten oder fünften Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Sammelphase bei einer Temperatur in einem Bereich von ≥ 250°C bis ≤ 500°C, beispielsweise von ≥ 300°C bis ≤ 420°C, die zu bestimmende Gaskomponente in dem Speichermittel gespeichert bzw. gesammelt wird; und in einer Messphase die gespeichert bzw. gesammelte Gaskomponente durch eine Temperaturerhöhung auf eine Temperatur in einem Bereich von ≥ 600°C bis ≤ 950°C, beispielsweise von ≥ 650°C bis ≤ 750°C, oder durch mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoff zumindest teilweise oder vollständig von und/oder aus dem Speichermittel entfernt wird und zwischen der ersten und zweiten Elektrode eine Spannung angelegt wird, wobei die zu bestimmende Gaskomponente, beispielsweise NO2 und/oder NO, gespalten und/oder reduziert und/oder Sauerstoff reduziert wird und Sauerstoffionen von der ersten zur zweiten Elektrode gepumpt werden und der resultierende Pumpstrom der ersten Pumpzelle integriert und als Maß für die Menge der Gaskomponente, insbesondere Stickoxide (NOx), ausgegeben wird.Another object of the present invention is a method for discontinuous, qualitative and / or quantitative determination, in particular for determining the concentration, at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), a gas with a sensor elements according to the invention, for example, the fourth or fifth embodiment , characterized in that in a collecting phase at a temperature in a range of ≥ 250 ° C to ≤ 500 ° C, for example from ≥ 300 ° C to ≤ 420 ° C, the gas component to be determined is stored or collected in the storage means; and in a measurement phase, the stored gas component by a temperature increase to a temperature in a range of ≥ 600 ° C to ≤ 950 ° C, for example from ≥ 650 ° C to ≤ 750 ° C, or by hydrogen produced by electrolysis at least partially or completely removed from and / or from the storage means and a voltage is applied between the first and second electrodes, whereby the gas component to be determined, for example NO 2 and / or NO, is split and / or reduced and / or oxygen reduced and oxygen ions be pumped from the first to the second electrode and the resulting pumping current of the first pumping cell integrated and as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), output.
Vorzugsweise
liegt die zwischen der ersten
Die
Dauer der Messphase wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
derart eingestellt, dass die maximale Speicherkapazität
des Speichermittels
Vorzugsweise wird das Sammeln bei einer Temperatur von ≥ 250°C bis ≤ 500°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von ≥ 300°C bis ≤ 420°C, durchgeführt. Durch das Sammeln bei einer für die Gaskomponente und dem Speichermittel angepassten optimalen Temperatur kann die Absorption der Gaskomponente optimiert werden.Preferably Collecting is at a temperature of ≥ 250 ° C to ≤ 500 ° C, preferably at a temperature from ≥ 300 ° C to ≤ 420 ° C. By collecting at one for the gas component and the Storage medium adapted optimal temperature can be the absorption the gas component can be optimized.
Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes der fünften Ausführungsform, kann diese Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich dadurch gekennzeichnet sein, dass in der Messphase zwischen der dritten und vierten Elektrode die gleiche Spannung angelegt wird wie zwischen der ersten und zweiten Elektrode, wobei zusätzlich an der dritten Elektrode Sauerstoff reduziert wird und Sauerstoffionen von der dritten zur vierten Elektrode gepumpt werden und der resultierende Pumpstrom der zweiten Pumpzelle integriert und von dem integrierten Pumpstrom der ersten Pumpzelle subtrahiert und als Maß für die Menge der Gaskomponente, insbesondere Stickoxide (NOx), ausgegeben wird.When using a sensor element according to the invention of the fifth embodiment, this embodiment of a method according to the invention may additionally be characterized in that in the measuring phase between the third and fourth electrode, the same voltage is applied as between the first and second electrode, in addition to the third electrode Oxygen is reduced and oxygen ions are pumped from the third to the fourth electrode and the resulting pumping current of the second pump cell integrated and subtracted from the integrated pumping current of the first pumping cell and as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), output.
Die erfindungsgemäßen Verfahren können durch eine an dem erfindungsgemäßen Sensorelement angeschlossene, insbesondere elektrische, Steuerung oder Regelung gesteuert oder geregelt werden.The inventive methods can by a connected to the sensor element according to the invention, in particular electrical, control or regulation controlled or be managed.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und/oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung der Betriebsweise eines Verbrennungsmotors, insbesondere zur On-board-Diagnose, zur SCR-Abgasbehandlung, beispielsweise zur Ermittlung einer Abgasrückführrate; oder zur Überwachung der Betriebsweise einer Verbrennungsanlage oder zur Überwachung von chemischen Herstellungsprozessen, Abluftanlagen und/oder Abluftnachbehandlungsanlagen.One Another object of the present invention is the use a sensor element according to the invention and / or a method according to the invention for monitoring the mode of operation of an internal combustion engine, in particular for on-board diagnosis, for SCR exhaust gas treatment, for example, to determine an exhaust gas recirculation rate; or for monitoring the operation of an incinerator or for monitoring chemical manufacturing processes, Exhaust air systems and / or exhaust aftertreatment systems.
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