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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

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 Download PDF

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DE102007050119A1
DE102007050119A1 DE102007050119A DE102007050119A DE102007050119A1 DE 102007050119 A1 DE102007050119 A1 DE 102007050119A1 DE 102007050119 A DE102007050119 A DE 102007050119A DE 102007050119 A DE102007050119 A DE 102007050119A DE 102007050119 A1 DE102007050119 A1 DE 102007050119A1
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DE
Germany
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storage means
gas
gas component
electrode
storage device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102007050119A
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German (de)
Inventor
Jens Schneider
Thomas Wahl
Bernd Schumann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to JP2010529324A priority patent/JP5140734B2/en
Priority to PCT/EP2008/062594 priority patent/WO2009053187A1/en
Priority to EP08804521A priority patent/EP2203739A1/en
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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 DE 100 48 240 A1 ein Sensorelement mit einem Speichermittel für NOx offenbart. Das Sensorelement weist eine Elektrode und eine Referenzelektrode auf, wobei die Elektroden auf einem sauerstoffleitenden Festelektrolyten aufgebracht sind. Mittels Anlegung einer Spannung sind zwischen diesen beiden Elektroden Sauerstoffionen pumpbar und ein Stromfluss messbar. Das Speichermittel ist dabei auf einer der Elektroden aufgebracht oder in die Elektrode integriert.In order to measure nitrogen oxides, is in the DE 100 48 240 A1 discloses a sensor element with a storage means for NO x . The sensor element has an electrode and a reference electrode, wherein the electrodes are applied to an oxygen-conducting solid electrolyte. By applying a voltage oxygen ions are pumpable between these two electrodes and a current flow can be measured. The storage means is applied to one of the electrodes or integrated into the electrode.

Die WO 02/090967 A1 offenbart ein weiteres Sensorelement, welches auf zwei Messelektroden, einer Referenzelektrode und einem sauerstoffleitenden Festelektrolyten basiert und ein Speichermittel im Bereich und/oder in einer der Messelektroden aufweist.The WO 02/090967 A1 discloses another sensor element which is based on two measuring electrodes, a reference electrode and an oxygen-conducting solid electrolyte and has a storage means in the region and / or in one of the measuring electrodes.

In der DE 196 35 977 A1 wird ein Sensor zur Überwachung eines NOx-Katalysators offenbart. Der Sensor umfasst als Speichermittel ein Material zur Adsorption von NOx. Der Sensor spricht auf eine elektrische oder elektromagnetische Eigenschaft des Speichermaterials an, die sich mit der adsorbierten NOx-Menge ändert.In the DE 196 35 977 A1 a sensor for monitoring a NO x catalyst is disclosed. The sensor comprises as storage means a material for the adsorption of NO x . The sensor responds to an electrical or electromagnetic property of the storage material that varies with the amount of NO x adsorbed.

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.

1a zeigt eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung; 1a shows a plan view of a first embodiment of a sensor element according to the invention and a storage device according to the invention;

1b zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Sensorelement und die erfindungsgemäße Speichervorrichtung aus 1a entlang der Linie A-A'; 1b shows a section through the sensor element according to the invention and the storage device according to the invention 1a along the line A-A ';

2 ist ein Graph und veranschaulicht die Abhängigkeit des Beladungsgrades des Speichermittels bzw. einer an einem Speichermittel gemessenen elektrischen Größe von dem Partialdruck der zu bestimmenden Gaskomponente; 2 is a graph illustrating the dependence of the loading level of the storage means or an electrical quantity measured on a storage means of the partial pressure of the gas component to be determined;

3a stellt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit drei unterschiedlichen Speichermittel; 3a shows a second embodiment of a sensor element according to the invention and a storage device according to the invention with three different storage means;

3b zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Sensorelement und die erfindungsgemäße Speichervorrichtung aus 3a entlang der Linie B-B'; 3b shows a section through the sensor element according to the invention and the storage device according to the invention 3a along the line B-B ';

4 zeigt einen Querschnitt durch dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung mit zusätzlichem Adsorptionsmittel; 4 shows a cross section through third embodiment of a sensor element according to the invention and a storage device according to the invention with additional adsorbent;

5a veranschaulicht eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes mit einer Pumpzelle und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung; 5a illustrates a fourth embodiment of a sensor element according to the invention with a pumping cell and a storage device according to the invention;

5b stellt eine Prinzipschaltskizze mit einer möglichen Ausführungsform einer Betriebselektronik für das in 5a gezeigte Sensorelement dar; 5b provides a schematic diagram with a possible embodiment of an operating electronics for in 5a shown sensor element;

6a zeigt eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes mit zwei Pumpzellen und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung; und 6a shows a fifth embodiment of a sensor element according to the invention with two pumping cells and a storage device according to the invention; and

6b zeigt eine Prinzipschaltskizze mit einer möglichen Ausführungsform einer Betriebselektronik für das in 6a gezeigte Sensorelement. 6b shows a schematic circuit diagram with a possible embodiment of an operating electronics for in 6a shown sensor element.

Die 1a und 1b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11 zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases, und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung. 1a stellt das erfindungemäße Sensorelement 11 und die erfindungsgemäße Speichervorrichtung dabei in einer Aufsicht und 1b in einem Schnitt entlang der Linie A-A' dar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst eine Speichervorrichtung mindestens ein Speichermittel 2 zum Speichern der zu speichernden Gaskomponente und eine für die zu speichernde Gaskomponente permeable Schicht 3. Die permeable Schicht 3 ist dabei erfindungsgemäß derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass das Speichermittel 2 vor in dem Gas enthaltenen Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen geschützt ist. Dabei schützt die erfindungsgemäße permeable Schicht 3 das Speichermittel 2 beispielsweise dadurch, dass die permeable Schicht 3 die in dem Gas enthaltenen Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen adsorbiert, absorbiert und/oder chemisch bindet. Auf diese Weise verhindert die permeable Schicht 3, dass Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen zum Speichermittel 2 gelangen und dessen Speichereigenschaften verschlechtern können.The 1a and 1b show a first embodiment of a sensor element according to the invention 11 for determining the concentration of a gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), of a gas, and of a storage device according to the invention. 1a represents the erfindungemäße sensor element 11 and the storage device according to the invention in a plan view and 1b in a section along the line AA '. In the context of the present invention, a storage device comprises at least one storage means 2 for storing the gas component to be stored and a layer permeable to the gas component to be stored 3 , The permeable layer 3 is inventively designed and / or arranged such that the storage means 2 protected in the gas contained phosphorus, sulfur and / or silicon compounds. In this case, the permeable layer according to the invention protects 3 the storage means 2 for example, in that the permeable layer 3 adsorbs, absorbs and / or chemically binds the phosphorus, sulfur and / or silicon compounds contained in the gas. In this way, the permeable layer prevents 3 in that phosphorus, sulfur and / or silicon compounds form the storage medium 2 and deteriorate its memory properties.

In der in die den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform ist das Speichermittel 2 in einem durch einem keramischen Grundkörper 7 und die permeable Schicht 3 ausgebildeten Gasraum 5 angeordnet ist, in den das zu speichernde bzw. das zu bestimmende Gas, insbesondere nur, durch Passieren der permeablen Schicht 3 eindringen kann. Im Rahmen anderer Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung ist es jedoch ebenso möglich das Speichermittel 2 vor Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen zu schützen, in dem die permeable Schicht 3 auf der Oberfläche des Speichermittels 2 ausgebildet und/oder angeordnet ist.In the in the 1a and 1b the embodiment shown is the storage means 2 in one by a ceramic body 7 and the permeable layer 3 trained gas room 5 is arranged, in which the gas to be stored or to be determined, in particular only, by passing through the permeable layer 3 can penetrate. In the context of other embodiments of a storage device according to the invention, however, it is also possible the storage means 2 to protect against phosphorus, sulfur and / or silicon compounds in which the permeable layer 3 on the surface of the storage medium 2 is formed and / or arranged.

In der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Speichervorrichtung darüber hinaus eine Diffusionsbarriere 6, insbesondere eine diffusionslimitierende poröse Struktur, auf. Diese Diffusionsbarriere 6 kann, wie in 1b gezeigt, im Gasraums 5 und an der permeablen Schicht 3 anliegend ausgebildet und/oder angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch ebenso möglich, die Diffusionsbarriere 6 an der dem Speichermittel 2 abgewandten Seite der permeablen Schicht 3 anliegend auszubilden und/oder anzuordnen.In the in the 1a and 1b In the embodiment shown, the memory device according to the invention furthermore has a diffusion barrier 6 , in particular a diffusion-limiting porous structure, on. This diffusion barrier 6 can, as in 1b shown in the gas space 5 and at the permeable layer 3 be formed adjacent and / or arranged. In the context of the present invention, however, it is also possible to use the diffusion barrier 6 at the storage means 2 opposite side of the permeable layer 3 present form and / or arrange.

Der zu speichernden und zu bestimmenden Gaskomponente wird es im Rahmen dieser ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11 sowie im Rahmen der im Folgenden beschriebenen zweiten bis fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform ermöglicht, durch die permeable Schicht 3 und die Diffusionsbarriere 6 in den Gasraum 5 einzudringen und von dem dort angeordneten Speichermittel 2 im Wesentlichen quantitativ gespeichert, beispielsweise adsorbiert und/oder insbesondere absorbiert, zu werden. In Abhängigkeit von der gespeicherten Gaskomponentenmmenge ändert das Speichermittel 2 seine elektrischen Eigenschaften. Da die gespeicherten Gaskomponentenmmenge wiederum von der Konzentration der Gaskomponente im Gasraum 5 und damit von der Konzentration der Gaskomponente im Gas abhängt, kann durch die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Speichermittels 2 auf den Beladungsgrad des Gases mit der gespeicherten Gaskomponente geschlossen werden. Die sich ändernde elektrische Eigenschaft kann beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit, der elektrische Widerstand, die Impedanz oder die Dielektrizitätskonstante des Speichermittels 2 mit der darin gespeicherten Gaskomponente sein.The gas component to be stored and determined is determined in the context of this first embodiment of a sensor element according to the invention 11 as well as within the scope of the second to fifth embodiment of the invention described below, through the permeable layer 3 and the diffusion barrier 6 in the gas space 5 penetrate and from the storage means arranged there 2 essentially quantitatively stored, for example, adsorbed and / or in particular absorbed. The storage means changes in dependence on the stored gas component quantity 2 its electrical properties. Since the stored gas component m amount in turn of the concentration of the gas component in the gas space 5 and thus depends on the concentration of the gas component in the gas, can by changing the electrical properties of the storage means 2 be closed to the degree of loading of the gas with the stored gas component. The changing electrical property can be, for example, the electrical conductivity, the electrical resistance, the impedance or the dielectric constant of the storage means 2 with the gas component stored therein.

Um die Änderung der elektrischen Eigenschaft bzw. Größe des Speichermittels 2 und der darin gespeicherten Gaskomponente zu bestimmen, verfügt das erfindungsgemäße Sensorelement 11 über zwei Elektroden 12 und 13, welche an gegenüberliegenden Seiten des Speichermittels 2 angeordnet und über zwei Zuleitungen 14 und 15 an eine nicht dargestellte Spannungsversorgung-, Stromversorgungs-, Strommess-, Spannungsmess-, Widerstandsmess- und/oder Steuervorrichtung angeschlossen sind. Durch dem Fachmann bekannte Verfahren kann die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Speichermittels 2 verfolgt und daraus Rückschlüsse auf die Menge der Gaskomponente im Gasraum 5 und damit schließlich auf die Menge der Gaskomponente im Gas ziehen.To change the electrical property or size of the storage means 2 and to determine the gas component stored therein has the sensor element according to the invention 11 over two electrodes 12 and 13 which on opposite sides of the storage means 2 arranged and over two supply lines 14 and 15 are connected to a voltage supply, power supply, current measuring, voltage measuring, Widerstandsmess- and / or control device, not shown. By methods known in the art, the change of the electrical properties of the storage means 2 followed by and conclusions on the amount of the gas component in the gas space 5 and finally draw on the amount of gas component in the gas.

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 2 gespeichert bzw. gesammelt und eine von der in dem Speichermittel 2 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 2 entfernt wird.In this case, the method for the discontinuous determination of the concentration of at least one gas component of a gas with a sensor element of the first and the second and third embodiments described below is characterized in that in a collection and measurement phase at a temperature of ≤ 450 ° C, for example ≤ 350 ° C, in particular in a range of ≥ 250 ° C to ≤ 350 ° C, the gas component to be determined in the storage means 2 stored and one of which in the storage means 2 stored or accumulated amount of the gas component dependent electrical variable determined and as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), is output; 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 partially or completely from and / or from the storage means 2 Will get removed.

Um die Temperaturerhöhung während der Regenerationsphase zu gewährleisten, umfasst das Sensorelement der ersten sowie der nachfolgend erläuterten zweiten und dritten Ausführungsform eine Heizvorrichtung 16.In order to ensure the temperature increase during the regeneration phase, the sensor element of the first and the second and third embodiments explained below comprises a heating device 16 ,

2 ist ein Graph und veranschaulicht die Abhängigkeit des Beladungsgrades des Speichermittels bzw. einer an einem Speichermittel 2 gemessenen elektrischen Größe von dem Partialdruck der zu bestimmenden Gaskomponente. 2 zeigt, dass in dem durch ein Rechteck markierten Bereich eine lineare bzw. quasi-lineare Abhängigkeit zwischen dem Beladungsgrad des Speichermittels bzw. der an dem Speichermittel 2 gemessenen elektrischen Größe und dem Partialdruck der zu bestimmenden Gaskomponente vorliegt. Dieser Bereich eignet sich sehr gut zur Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente und wird als Arbeitsbereich des Speichermittels 2 bezeichnet. 2 zeigt jedoch auch, dass die Beladungmöglichkeit eines Speichermittels 2 begrenzt ist. Nach Erreichen der maximalen Beladung des Speichermittels 2 tritt eine Sättigung ein, die zur Folge hat, dass aus der gemessenen elektrischen Größe keine weiteren Rückschlüsse auf den Partialdruck der zu bestimmenden Gaskomponente gezogen werden können. Um eine hohe Messgenauigkeit zu gewährleisten, wird das erfindungsgemäße Sensorelement 11 daher zweckmäßigerweise derart betrieben, dass das Speichermittel 2 während der Messphase weit genug von der Sättigungsgrenze entfernt bleibt und vor dem Erreichen der Sättigungsgrenze regeneriert wird. Für das Erzielen einer hohen Messgenauigkeit ist darüber hinaus eine hohe Absorptionsgeschwindigkeit maßgebend. Diese kann beispielsweise durch eine große Oberfläche des Speichermittels 2, eine für das Speichermittel 2 optimale Temperatur, ein nachfolgend erläutertes adsorptionsbeschleunigendes Adsorptionsmittel 4 und/oder eine Limitierung des Gaszutritts durch eine Diffusionsbarriere 6 erhöht werden. 2 is a graph illustrating the dependence of the loading level of the storage means or one on a storage means 2 measured electrical quantity of the partial pressure of the gas component to be determined. 2 shows that in the area marked by a rectangle, a linear or quasi-linear dependence between the degree of loading of the storage means or on the storage means 2 measured electrical variable and the partial pressure of the gas component to be determined is present. This range is very suitable for determining the concentration of the gas component and is used as the working area of the storage medium 2 designated. 2 However, it also shows that the possibility of loading a storage medium 2 is limited. After reaching the maximum loading of the storage medium 2 occurs saturation, which has the consequence that can be drawn from the measured electrical variable no further conclusions about the partial pressure of the gas component to be determined. In order to ensure a high measuring accuracy, the sensor element according to the invention 11 therefore suitably operated such that the storage means 2 remains far enough away from the saturation limit during the measurement phase and is regenerated before the saturation limit is reached. In addition, a high absorption rate is decisive for achieving a high measuring accuracy. This can be achieved for example by a large surface of the storage means 2 , one for the storage means 2 optimum temperature, an adsorption accelerating adsorbent explained below 4 and / or a limitation of gas access through a diffusion barrier 6 increase.

3a und 3b zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11 und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung. Dabei stellt 3a das erfindungemäße Sensorelement 11 und die erfindungsgemäße Speichervorrichtung in einer Aufsicht und 3b in einem Schnitt entlang der Linie B-B' dar. Die 3a und 3b zeigen dass die Speichervorrichtung und damit das Sensorelement 11 im Rahmen dieser Ausführungsform drei unterschiedliche Speichermittel 2a, 2b, 2c aufweist. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch möglich mehr oder weniger als drei Speichermittel 2a, 2b, 2c zur Speicherung von Gaskomponenten einzusetzen. Beispielsweise können erfindungsgemäß auch zwei, vier, fünf oder sechs Speichermittel vorgesehen sein. Die Speichermittel 2a, 2b, 2c weisen jeweils ein Elektrodenpaar 12a, 13a; 12b, 13b; 12c, 13c auf, wobei die Elektroden eines Elektrodenpaares 12a, 13a; 12b, 13b; 12c, 13c an gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Speichermittels 2a; 2b; 2c angeordnet sind. Die Elektroden verfügen jeweils über eine Zuleitung 14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c zum Anschluss an eine nicht dargestellte Spannungsversorgung-, Stromversorgungs-, Strommess-, Spannungsmess-, Widerstandsmess- und/oder Steuervorrichtung. Vorteilhafterweise können, wie in 3a gezeigt, die Zuleitungen jeweils einer Elektrode, beispielsweise 12a; 12b; 12c oder 13a; 13b; 13c, eines Elektrodenpaares 12a, 13a; 12b, 13b; 12c, 13c an eine gemeinsame Zuleitung angeschlossen werden. Zweckmäßigerweise sind die jeweiligen aus einem Speichermittel und einem Elektrodenpaar bestehenden Einheiten beabstandet zueinander angeordnet. 3a and 3b show a second embodiment of a sensor element according to the invention 11 and a storage device according to the invention. It puts 3a the inventive sensor element 11 and the storage device according to the invention in a plan view and 3b in a section along the line BB 'dar. The 3a and 3b show that the storage device and thus the sensor element 11 in the context of this embodiment, three different storage means 2a . 2 B . 2c having. However, it is also possible in the context of the present invention more or less than three storage means 2a . 2 B . 2c for storing gas components. For example, two, four, five or six storage means may be provided according to the invention. The storage means 2a . 2 B . 2c each have a pair of electrodes 12a . 13a ; 12b . 13b ; 12c . 13c on, wherein the electrodes of a pair of electrodes 12a . 13a ; 12b . 13b ; 12c . 13c on opposite sides of the respective storage means 2a ; 2 B ; 2c are arranged. The electrodes each have a supply line 14a . 15a . 14b . 15b . 14c . 15c for connection to a voltage supply, power supply, current measuring, voltage measuring, resistance measuring and / or control device, not shown. Advantageously, as in 3a shown, the leads of each electrode, for example 12a ; 12b ; 12c or 13a ; 13b ; 13c , a pair of electrodes 12a . 13a ; 12b . 13b ; 12c . 13c be connected to a common supply line. Expediently, the respective units consisting of a storage means and a pair of electrodes are arranged at a distance from each other.

Die verschiedenen Speichermittel 2a, 2b, 2c können eine unterschiedliche Affinität, insbesondere Bindungsaffinität, für die Gaskomponente oder für mehrere unterschiedliche Gaskomponenten aufweisen. Dabei wird im Sinn der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Affinität" ein Bestreben von Substanzen verstanden werden, in und/oder an einem Speichermittel 2a, 2b, 2c gespeichert, beispielsweise adsorbiert und/oder insbesondere absorbiert zu werden. Beispielsweise kann das erste Speichermittel 2a eine hohe Affinität zu NO, das zweite Speichermittel 2b eine hohe Affinität zu NO2 und das dritte Speichermittel 2c eine hohe Affinität zu H2O aufweisen. Die unterschiedlichen Gleichgewichtskoeffizienten der Speichermittel 2a, 2b erlauben eine präzisere Bestimmung der gespeicherten NOx-Gesamtmenge. Die Verwendung eines H2O-sensitiven Speichermaterials 2c ermöglicht es darüber hinaus den Einfluss von Feuchtigkeit auf das Signal der zu bestimmenden Gaskomponente, beispielsweise NOx, zu kompensieren.The different storage means 2a . 2 B . 2c may have a different affinity, in particular binding affinity, for the gas component or for several different gas components. In the context of the present invention, the term "affinity" will be understood to mean an effort of substances in and / or on a storage medium 2a . 2 B . 2c stored, for example, adsorbed and / or in particular to be absorbed. For example, the first storage means 2a a high affinity to NO, the second storage agent 2 B a high affinity to NO 2 and the third storage means 2c have a high affinity for H 2 O. The different equilibrium coefficients of storage media 2a . 2 B allow a more precise determination of the total stored NO x . The use of an H 2 O-sensitive storage material 2c Moreover, it makes it possible to compensate for the influence of moisture on the signal of the gas component to be determined, for example NO x .

4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung im Querschnitt. Dabei unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der in den 1a und 1b gezeigten, ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung dadurch, dass die Speichervorrichtung zusätzlich ein Adsorptionsmittel 4 aufweist. Das Adsorptionsmittel 4 ist dabei auf der Oberfläche, insbesondere der dem zu messenden Gas zugewandten Oberfläche, ausgebildet und/oder angeordnet. Das Adsorptionsmittel 4 weist erfindungsgemäß eine im Vergleich zum Speichermittel 2 höhere Adsorptionsfähigkeit für die zu bestimmende bzw. zu speichernde Gaskomponente auf. Beispielsweise können hochaktive Adsorptionsmaterialien, wie feinteiliges, poröses Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Cordierit und/oder Zeolith als Absorptionsmittel 4 eingesetzt werden. Das Adsorptionsmittel 4 adsorbiert dabei die zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente rasch aus dem Gasraum 5 (Physisorption) und überträgt in einer nachfolgenden Gleichgewichtsreaktion über die Grenzfläche zwischen dem Speichermittel 2 und dem Adsorptionsmittel 4 die zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente an das Speichermittel 2, welches die Gaskomponente chemisch absorbiert (Chemisorption). Vorteilhafterweise wird durch den Einsatz eines Adsorptionsmittels die zum Sammeln der Gaskomponente nötige Zeit verringert. 4 illustrates a third embodiment of a sensor element according to the invention and a storage device according to the invention in cross section. In this case, the third embodiment differs from that in the 1a and 1b shown, the first embodiment of a sensor element according to the invention and a storage device according to the invention in that the storage device additionally an adsorbent 4 having. The adsorbent 4 is on the surface, in particular the surface facing the gas to be measured, formed and / or arranged. The adsorbent 4 according to the invention has a comparison with the storage means 2 higher adsorption capacity for the gas component to be determined or stored. For example, highly active adsorbent materials such as finely divided, porous alumina, magnesia, cordierite and / or zeolite can be used as the absorbent 4 be used. The adsorbent 4 adsorbs the gas component to be stored or determined quickly from the gas space 5 (Physiosorption) and transmits in a subsequent equilibrium reaction across the interface between the storage means 2 and the adsorbent 4 the gas component to be stored or determined to the storage means 2 , which chemically absorbs the gas component (chemisorption). Advantageously, the time required to collect the gas component is reduced by the use of an adsorbent.

Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßes Sensorelement hergestellt, in dem zunächst der keramische Grundkörper 7 bei einer Temperatur von > 1300°C gesintert und anschließend das Speichermittel 2 und die permeable Schicht 3 sowie gegebenenfalls das Adsorptionsmittel 4 und die Diffusionsbarriere 6 durch einen zweiten Sintervorgang bei einer Temperatur von ≥ 800°C bis ≤ 1100°C gefertigt werden.Preferably, a sensor element according to the invention is produced, in which initially the ceramic base body 7 sintered at a temperature of> 1300 ° C and then the storage medium 2 and the permeable layer 3 and optionally the adsorbent 4 and the diffusion barrier 6 be manufactured by a second sintering process at a temperature of ≥ 800 ° C to ≤ 1100 ° C.

5a veranschaulicht eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung. Wie 5a zeigt umfasst die Speichervorrichtung einen durch einen keramischen Grundkörper 7 und eine Diffusionsbarriere 6 gebildeten Gasraum 5, in dem ein Speichermittel 2 angeordnet ist sowie eine für die zu speichernde bzw. bestimmende Gaskomponente permeable Schicht 3, welche auf der Oberfläche, insbesondere der dem zu speichernden Gas zugewandten Oberfläche, des Speichermittels 2 ausgebildet und/oder angeordnet ist und das Speichermittel 2 durch Adsorption, Absorption und/oder chemisches Binden von Phosphor-, Schwefel- und/oder Silizium-Verbindungen schützt. Alternativ und/oder zusätzlich zu dieser Anordnung und Ausbildung der permeablen Schicht 3, kann die permeable Schicht 3 im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche der Diffusionsbarriere 6, welche dem Gasraum 5 zugewandt ist, und/oder auf der Oberfläche der Diffusionsbarriere 6, welche dem Gasraum 5 abgewandt ist ausgebildet und/oder angeordnet sein. Die zu speichernde bzw. zu bestimmende Gaskomponente gelangt im Rahmen dieser Ausführungsform über eine Gaszutrittsöffnung 17, durch die Diffusionsbarriere 6 und gegebenenfalls durch eine oder mehrere permeable Schichten 3 in den Gasraum 5. 5a illustrates a fourth embodiment of a sensor element according to the invention and a memory device according to the invention. As 5a the storage device comprises a through a ceramic body 7 and a diffusion barrier 6 formed gas space 5 in which a storage means 2 is arranged as well as a permeable for the storage or determining gas component layer 3 , which on the surface, in particular of the gas to be stored facing surface of the storage means 2 is formed and / or arranged and the storage means 2 by adsorption, absorption and / or chemical bonding of phosphorus, sulfur and / or silicon compounds protects. Alternative and / or too in addition to this arrangement and formation of the permeable layer 3 , the permeable layer can 3 in the context of the present invention on the surface of the diffusion barrier 6 which is the gas space 5 facing, and / or on the surface of the diffusion barrier 6 which is the gas space 5 turned away is formed and / or arranged. The gas component to be stored or determined arrives in the context of this embodiment via a gas inlet opening 17 , through the diffusion barrier 6 and optionally by one or more permeable layers 3 in the gas space 5 ,

Im Gegensatz zu den Sensorelementen der ersten bis dritten Ausführungsform, ist im Rahmen der vierten Ausführungsform eine erste Elektrode 12 (erste innere Pumpelektrode) im Gasraum 5 und eine zweite Elektrode 13 (erste äußere Pumpelektrode) außerhalb des Gasraums 5 angeordnet. Dabei ist sowohl die erste 12 als auch die zweite 13 Elektrode, insbesondere flächig anliegend, auf dem keramischen Grundkörper 7 ausgebildet und/oder angeordnet. Eine direkte Kontaktierung zwischen der ersten Elektrode 12 und dem Speichermittel 2 ist im Rahmen dieser Ausführungsform nicht notwendig. Der keramische Grundkörper 7 ist im Rahmen dieser und der nachfolgend erläuterten Ausführungsform zumindest teilweise aus einem sauerstoffionenleitenden Material, vorzugsweise yttriumstabilisiertem Zirkoniumoxid, ausgebildet. Der Gasraum 5, die erste 12 und zweite 13 Elektrode und das sauerstoffionenleitende Material des keramischen Grundkörpers 7 sind dabei derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass sie eine erste Pumpzelle bilden. Das heißt, dass durch Anlegen einer Spannung an die erste 12 und zweite 13 Elektrode an der ersten Elektrode 12 sauerstoffhaltige Verbindungen gespalten werden können und/oder Sauerstoff zu Sauerstoffionen reduziert werden kann, Sauerstoffionen durch das sauerstoffionenleitende Material zur zweiten Elektrode 13 geleitet werden können und die Sauerstoffionen an der zweiten Elektrode 13 zu elementarem Sauerstoff oxidiert werden können. Um das Anlegen einer Spannung, insbesondere Pumpspannung, zu gewährleisten verfügen die beiden Elektroden 12 und 13 jeweils über eine Zuleitung mit Kontakt 14, 15.In contrast to the sensor elements of the first to third embodiments, in the fourth embodiment, a first electrode 12 (first inner pumping electrode) in the gas space 5 and a second electrode 13 (first outer pumping electrode) outside the gas space 5 arranged. It is both the first 12 as well as the second 13 Electrode, in particular flat, on the ceramic base body 7 trained and / or arranged. A direct contact between the first electrode 12 and the storage means 2 is not necessary in the context of this embodiment. The ceramic body 7 In the context of this and the embodiment explained below, it is formed at least partially from an oxygen-ion-conducting material, preferably yttrium-stabilized zirconium oxide. The gas space 5 , the first 12 and second 13 Electrode and the oxygen ion-conducting material of the ceramic body 7 are designed and / or arranged such that they form a first pumping cell. This means that by applying a voltage to the first 12 and second 13 Electrode on the first electrode 12 oxygen-containing compounds can be cleaved and / or oxygen can be reduced to oxygen ions, oxygen ions through the oxygen ion-conducting material to the second electrode 13 can be passed and the oxygen ions at the second electrode 13 can be oxidized to elemental oxygen. To ensure the application of a voltage, in particular pump voltage, the two electrodes have 12 and 13 each via a supply line with contact 14 . 15 ,

Darüber hinaus ist im Rahmen der vierten und im Folgenden erläuterten fünften Ausführungsform die äußere/n Pumpelektrode/n 13 bzw. 20 von einer gasdurchlässigen Korrosionsschutzschicht 18 überzogen und/oder in den keramische Grundkörper eine von eine Isolation 16a umgebene Heizvorrichtung 16 integriert, welche über auf der Außenseite des keramischen Grundkörpers 7 angeordnete Kontakte 16b elektrisch kontaktiert werden kann.Moreover, in the fourth and following fifth embodiment, the outer pumping electrode (n) is n 13 respectively. 20 from a gas permeable corrosion protection layer 18 coated and / or in the ceramic body one of an insulation 16a surrounded heater 16 integrated, which over on the outside of the ceramic body 7 arranged contacts 16b can be contacted electrically.

Das Verfahren zur diskontinuierlichen Bestimmung der Konzentration mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem Sensorelemente 11 der vierten sowie der nachfolgend erläuterten fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform ist 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 2 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 2 entfernt wird und zwischen der ersten 12 und zweiten 13 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 12 zur zweiten 13 Elektrode gepumpt werden und der resultierende Pumpstrom der ersten Pumpzelle integriert und als Maß für die Menge Gaskomponente, insbesondere Stickoxide (NOx), ausgegeben wird.The method for the discontinuous determination of the concentration of at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), of a gas with a sensor elements 11 the fourth and the fifth embodiment explained below is characterized in that in a collection 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 in the storage means 2 is stored or collected; 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 from and / or from the storage means 2 is removed and between the first 12 and second 13 A voltage is applied to the electrode, wherein the gas component to be determined, for example, NO 2 and / or NO, split and / or reduced and / or oxygen is reduced and oxygen ions from the first 12 to the second 13 Electrode pumped and integrated the resulting pumping current of the first pumping cell and as a measure of the amount of gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), is output.

5b stellt eine Prinzipschaltskizze mit einer möglichen Ausführungsform einer Betriebselektronik für das in 5a gezeigte Sensorelement dar. 5b zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren von einer elektrischen Steuerung gesteuert wird. 5b provides a schematic diagram with a possible embodiment of an operating electronics for in 5a shown sensor element. 5b shows that the inventive method is controlled by an electrical control.

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 11 zu integrieren, welche während der Messphase hauptsächlich den Gehalt an elementarem Sauerstoff misst.Since it is not distinguished by a sensor element of the fourth embodiment between molecular oxygen and oxygen from an oxygen-containing gas component, it may be advantageous at high oxygen concentrations, another pumping cell in the sensor element 11 which mainly measures the level of elemental oxygen during the measurement phase.

6a zeigt eine auf diesem Prinzip beruhende fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11 mit einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung und zwei Pumpzellen. 6a zeigt, dass sich die fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11, dadurch von der vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes 11 unterscheidet, dass das Sensorelement bzw. die Speichervorrichtung einen zweiten Gasraum 22 aufweist, der durch den keramischen Grundkörper 7 und eine zweite Diffusionsbarriere 21 ausgebildet wird und über die Diffusionsbarriere 21 mit der Gaszutrittsöffnung 17 diffusionslimitierend verbunden ist. Wie 6a zeigt weist der zweite Gasraum im Rahmen dieser Ausführungsform kein Speichermittel 2 auf. Im zweiten Gasraum 22 ist jedoch eine dritte Elektrode 19 (zweite innere Pumpelektrode) an dem keramischen Grundkörper 7 und auf der Außenseite des keramischen Grundkörpers 7 eine vierte Elektrode 20 (zweite äußere Pumpelektrode), insbesondere flächig anliegend, ausgebildet und/oder angeordnet. Im Rahmen dieser Ausführungsform sind der Gasraum 22, die dritte 19 und vierte 20 Elektrode und das sauerstoffionenleitende Material des keramischen Grundkörpers 7 derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass sie eine zweite Pumpzelle bilden. Das heißt, dass durch Anlegen einer Spannung an die dritte 19 und vierte 20 Elektrode an der dritten Elektrode 19 sauerstoffhaltige Verbindungen gespalten werden können und/oder Sauerstoff zu Sauerstoffionen reduziert werden kann, Sauerstoffionen durch das sauerstoffionenleitende Material zur vierten Elektrode 20 geleitet werden können und die Sauerstoffionen an der vierten Elektrode 20 zu elementarem Sauerstoff oxidiert werden können. Um das Anlegen einer ersten Spannung, insbesondere Pumpspannung, an die erste 12 und zweite 13 Elektrode sowie das Anlegen einer zweiten Spannung, insbesondere Pumpspannung, an die dritte 19 und vierte 20 zu gewährleisten, verfügen die zweite 13 und vierte 20 Elektrode jeweils über eine Zuleitung mit Kontakt 23, 15. Die erste 12 und dritte 19 Elektrode können im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso jeweils über eine Zuleitung mit Kontakt verfügen. Vorteilhafterweise lässt sich die Zahl der Zuleitungen und Kontakte jedoch minimieren, in dem beispielsweise die erste 12 und dritte 19 Elektrode – wie in 6a gezeigt – über eine gemeinsame Zuleitung mit Kontakt 14 angeschlossen werden. 6a shows a based on this principle fifth embodiment of a sensor element according to the invention 11 with a storage device according to the invention and two pump cells. 6a shows that the fifth embodiment of a sensor element according to the invention 11 , thereby of the fourth embodiment of a sensor element according to the invention 11 differentiates that the sensor element or the storage device, a second gas space 22 having, by the ceramic body 7 and a second diffusion barrier 21 is formed and across the diffusion barrier 21 with the gas inlet opening 17 diffusion-limiting connected. As 6a shows the second gas space in the context of this embodiment, no storage means 2 on. In the second gas room 22 however, it is a third electrode 19 (second inner pumping electrode) on the ceramic base body 7 and on the outside of the ceramic the body 7 a fourth electrode 20 (second outer pumping electrode), in particular flat, formed and / or arranged. In the context of this embodiment, the gas space 22 , the third 19 and fourth 20 Electrode and the oxygen ion-conducting material of the ceramic body 7 formed and / or arranged so that they form a second pumping cell. That means that by applying a voltage to the third 19 and fourth 20 Electrode on the third electrode 19 oxygen-containing compounds can be cleaved and / or oxygen can be reduced to oxygen ions, oxygen ions through the oxygen ion-conducting material to the fourth electrode 20 can be passed and the oxygen ions at the fourth electrode 20 can be oxidized to elemental oxygen. To apply a first voltage, in particular pump voltage, to the first 12 and second 13 Electrode and the application of a second voltage, in particular pump voltage to the third 19 and fourth 20 to ensure the second 13 and fourth 20 Electrode in each case via a supply line with contact 23 . 15 , The first 12 and third 19 In the context of the present invention, electrodes can likewise each have a feed line with contact. Advantageously, however, the number of leads and contacts can be minimized, in which, for example, the first 12 and third 19 Electrode - as in 6a shown - via a common supply line with contact 14 be connected.

Da der Gasraum 22 der zweiten Pumpzelle kein Speichermittel 2 enthält, misst die zweite Pumpzelle nur den aktuelle vorhandenen Sauerstoff. Die zweite Pumpzelle kann daher im Rahmen dieser Ausführungsform der Korrektur des gemessenen Gesamtsauerstoffstroms dienen.As the gas space 22 the second pump cell no storage means 2 contains, the second pump cell measures only the current available oxygen. The second pumping cell can therefore serve in the context of this embodiment, the correction of the measured total oxygen flow.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren zur diskontinuierlichen Bestimmung der Konzentration mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem Sensorelemente 11 dieser fünften Ausführungsform daher zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass in der Messphase zwischen der dritten 19 und vierten 20 Elektrode die gleiche Spannung angelegt wird wie zwischen der ersten 12 und zweiten 13 Elektrode, wobei zusätzlich an der dritten Elektrode 19 Sauerstoff reduziert wird und Sauerstoffionen von der dritten 19 zur vierten 20 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.Advantageously, the inventive method for the discontinuous determination of the concentration of at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), a gas with a sensor elements 11 of this fifth embodiment therefore additionally characterized in that in the measuring phase between the third 19 and fourth 20 Electrode is applied the same voltage as between the first 12 and second 13 Electrode, in addition to the third electrode 19 Oxygen is reduced and oxygen ions from the third 19 to the fourth 20 Be pumped 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.

6b stellt eine Prinzipschaltskizze mit einer möglichen Ausführungsform einer Betriebselektronik für das in 6a gezeigte Sensorelement mit zwei Pumpzellen dar. 6b zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren von einer elektrischen Steuerung gesteuert wird. 6b provides a schematic diagram with a possible embodiment of an operating electronics for in 6a shown sensor element with two pumping cells. 6b shows that the inventive method is controlled by an electrical control.

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 12 und zweiten 13 Elektrode angelegte Spannung dabei in einem Bereich von ≥ 0,5 V bis ≤ 1,2 V, beispielsweise von ≥ 0,8 V bis ≤ 1,1 V.Preferably, that is between the first 12 and second 13 Electrode applied voltage thereby in a range from ≥ 0.5 V to ≤ 1.2 V, for example from ≥ 0.8 V to ≤ 1.1 V.

Die Dauer der Messphase wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise derart eingestellt, dass die maximale Speicherkapazität des Speichermittels 2 für die zu speichernde bzw. zu bestimmenden Gaskomponente deutlich, beispielsweise um 50%, von der zu erwartenden Menge der Gaskomponente unterschritten wird. Dabei kann die in etwa zu erwartende Menge der Gaskomponente aus einem in einem Motorsteuergerät abgelegten Kennfeld der Gaskomponente sowie den Durchlässigkeitseigenschaften der Diffusionsbarriere ermittelt werden.The duration of the measurement phase is preferably such in the context of the present invention put that the maximum storage capacity of the storage medium 2 for the stored or to be determined gas component significantly, for example, by 50%, is below the expected amount of the gas component. In this case, the approximately expected amount of the gas component can be determined from a map of the gas component stored in an engine control unit as well as the permeability properties of the diffusion barrier.

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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Claims (17)

Speichervorrichtung zum Speichern von mindestens einer Gaskomponente eines Gases, insbesondere von Stickoxiden (NOx), für ein Sensorelement, 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.A storage device for storing at least one gas component of a gas, in particular of nitrogen oxides (NOx), for a sensor element, wherein the storage device comprises at least one storage device ( 2 . 2a . 2 B . 2c ), characterized in that the storage device comprises at least one layer permeable to the gas component ( 3 ), which is designed and / or arranged such that the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) protected in the gas contained phosphorus, sulfur and / or silicon compounds. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die permeable Schicht (3) auf der/den dem Gas zugänglichen Oberfläche/n des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c) aufgebracht ist und/oder derart in der Umgebung des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c) ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass das zu bestimmende Gas die permeable Schicht (3) vor dem Kontakt mit dem Speichermittel passiert.Storage device according to claim 1, characterized in that the permeable layer ( 3 ) on the gas accessible surface (s) of the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) is applied and / or in the vicinity of the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) and / or arranged that the gas to be determined, the permeable layer ( 3 ) passes before contact with the storage means. Speichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die permeable Schicht (3) aus einem porösen Material ausgebildet ist, welches eine Zusammensetzung aus – mindestens einer Stützkeramikkomponente, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aluminiumoxid, Zeolith und/oder Cordierit, und – mindestens einem Erdalkalioxid, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Bariumoxid, umfasst.Storage device according to claim 1 or 2, characterized in that the permeable layer ( 3 ) is formed of a porous material which comprises a composition of at least one supporting ceramic component, for example selected from the group comprising alumina, zeolite and / or cordierite, and at least one alkaline earth oxide, for example selected from the group comprising magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide and / or barium oxide, in particular barium oxide. Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (2, 2a, 2b, 2c) aus einer Zusammensetzung ausgebildet ist, welche – mindestens eine Erdalkaliverbindung, beispielsweise ein Oxid, Nitrat und/oder Carbonat, insbesondere ein Oxid und/oder Carbonat, von Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, insbesondere Barium, und – 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 enthält; und/oder – mindestens ein Platingruppenmetall, beispielsweise Palladium, Platin, Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium; und/oder – elementares Eisen und/oder Cer umfasst.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) is formed from a composition which - at least one alkaline earth compound, for example 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, and - at least one cerium oxide , in particular cerium (III) oxide and / or cerium (IV) oxide; and / or - at least one oxide and / or perovskite which contains iron and / or one or more elements of the third, fourth, fifth and / or sixth subgroup, for example iron, titanium, vanadium, tungsten and / or a rare earth metal; and / or - at least one platinum group metal, for example palladium, platinum, iridium, rhodium and / or ruthenium; and / or elemental iron and / or cerium. Speichervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Platingruppenmetallanteil der Zusammensetzung des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c) ≥ 0,01 Gew.-% bis ≤ 5 Gew.-%, insbesondere ≥ 0,1 Gew.-% bis ≤ 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c), beträgt.Storage device according to claim 4, characterized in that the platinum group metal content of the composition of the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) ≥ 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 means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ). Speichervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Zusammensetzung des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c) an elementarem Eisen und/oder Cer ≥ 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 (2, 2a, 2b, 2c), beträgt.Storage device according to claim 4 or 5, characterized in that the proportion of the composition of the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) of elemental iron and / or cerium ≥ 0 wt .-% to ≤ 10 wt .-%, 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 ( 2 . 2a . 2 B . 2c ). Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung ein erstes Speichermittel (2a) und ein zweites (2b) Speichermittel und/oder ein drittes Speichermittel (2c) umfasst.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage device has a first storage means ( 2a ) and a second one ( 2 B ) Storage means and / or a third storage means ( 2c ). Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Speichermittel (2a) eine hohe Affinität für eine erste Gaskomponente, beispielsweise NO, und das zweite Speichermittel (2b) eine hohe Affinität für eine zweite Gaskomponente, beispielsweise NO2, und/oder das dritte Speichermittel (2c) eine hohe Affinität für eine dritte Gaskomponente, beispielsweise H2O, aufweist.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the first storage means ( 2a ) has a high affinity for a first gas component, for example NO, and the second storage means ( 2 B ) a high affinity for a second gas component, for example NO 2 , and / or the third storage means ( 2c ) has a high affinity for a third gas component, for example H 2 O. Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung ein Adsorptionsmittel (4) umfasst, welches eine höhere Adsorptionsrate für die zu speichernde/bestimmende Gaskomponente aufweist als das Speichermittel (2, 2a, 2b, 2c), wobei das Adsorptionsmittel (4) auf der/den dem Gas zugänglichen Oberfläche/n des Speichermittels (2, 2a, 2b, 2c) aufgebracht ist.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage device comprises an adsorbent ( 4 ), which has a higher adsorption rate for the gas component to be stored / determined than the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ), wherein the adsorbent ( 4 ) on the gas accessible surface (s) of the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) is applied. Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel (4) feinteiliges, poröses Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Cordierit und/oder Zeolith umfasst.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the adsorbent ( 4 ) comprises finely divided, porous alumina, magnesia, cordierite and / or zeolite. Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung einen ersten Gasraum (5) umfasst, der durch die permeable Schicht (3) und einen keramischen Grundkörper (7) und/oder eine erste Diffusionsbarriere (6), ausgebildet wird, wobei das Speichermittel (2, 2a, 2b, 2c) in dem ersten Gasraum (5) angeordnet ist.Storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage device has a first gas space ( 5 ) passing through the permeable layer ( 3 ) and a ceramic base body ( 7 ) and / or a first diffusion barrier ( 6 ), wherein the storage means ( 2 . 2a . 2 B . 2c ) in the first gas space ( 5 ) is arranged. Sensorelement (11) zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases, umfassend mindestens eine Speichervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche und mindestens eine erste (12; 12a; 12b; 12c) und eine zweite (13; 13a; 13b; 13c) Elektrode zur Bestimmung einer elektrischen Größe, wobei die Größe von der im Speichermittel (2a, 2b, 2c) gespeicherten Menge der Gaskomponente abhängt.Sensor element ( 11 ) for the qualitative and / or quantitative determination of at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), a gas comprising at least one memory device according to one of the preceding claims and at least one first ( 12 ; 12a ; 12b ; 12c ) and a second ( 13 ; 13a ; 13b ; 13c ) Electrode for determining an electrical variable, the size of which in the storage means ( 2a . 2 B . 2c ) stored amount of the gas component depends. Sensorelement (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (12; 12a; 12b; 12c) in dem ersten Gasraum (5) und die zweite Elektrode (13; 13a; 13b; 13c) außerhalb des ersten Gasraums (5) angeordnet ist, wobei die erste (12; 12a; 12b; 12c) und die zweite (13; 13a; 13b; 13c) Elektrode eine erste Pumpzelle bilden und durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten (12; 12a; 12b; 12c) und der zweiten (13; 13a; 13b; 13c) Elektrode ionischer Sauerstoff pumpbar ist.Sensor element ( 11 ) according to claim 11, characterized in that the first electrode ( 12 ; 12a ; 12b ; 12c ) in the first gas space ( 5 ) and the second electrode ( 13 ; 13a ; 13b ; 13c ) outside the first gas space ( 5 ), the first ( 12 ; 12a ; 12b ; 12c ) and the second ( 13 ; 13a ; 13b ; 13c ) Electrode form a first pump cell and by applying a voltage between the first ( 12 ; 12a ; 12b ; 12c ) and the second ( 13 ; 13a ; 13b ; 13c ) Electrode ionic oxygen is pumpable. Sensorelement (11) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (11) einen zweiten Gasraum (22), eine dritte Elektrode (19) und eine vierte Elektrode (20) aufweist, wobei die dritte Elektrode (19) in dem zweiten Gasraum (22) und die vierte Elektrode (20) außerhalb des zweiten Gasraums (22) angeordnet ist, wobei die dritte (19) und vierte (20) Elektrode eine zweite Pumpzelle bilden und durch Anlegen einer Spannung zwischen der dritten (19) und der vierten (20) Elektrode ionischer Sauerstoff pumpbar ist.Sensor element ( 11 ) according to claim 12, characterized in that the sensor element ( 11 ) a second gas space ( 22 ), a third electrode ( 19 ) and a fourth electrode ( 20 ), wherein the third electrode ( 19 ) in the second gas space ( 22 ) and the fourth electrode ( 20 ) outside the second gas space ( 22 ), the third ( 19 ) and fourth ( 20 ) Electrode form a second pump cell and by applying a voltage between the third ( 19 ) and the fourth ( 20 ) Electrode ionic oxygen is pumpable. Verfahren zur diskontinuierlichen, qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens einer Gaskomponente, insbesondere von Stickoxiden (NOx), eines Gases mit einem Sensorelemente nach Anspruch 12, 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 (2) gespeichert und eine von der in dem Speichermittel (2) gespeicherten 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 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 (2) entfernt wird.Method for the discontinuous, qualitative and / or quantitative determination of at least one gas component, in particular of nitrogen oxides (NO x ), of a gas with a sensor element according to claim 12, 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 in the storage means ( 2 ) and one of which is stored in the storage means ( 2 ) stored amount of the gas component dependent electrical variable determined and as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), is output; and - in a regeneration phase, the stored 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 partially or completely from and / or from the storage means ( 2 ) Will get removed. Verfahren zur diskontinuierlichen, qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens einer Gaskomponente eines Gases mit einem Sensorelemente nach Anspruch 13 oder 14, 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 (2) gespeichert wird; und – in einer Messphase die gespeichert 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 (2) entfernt wird und zwischen der ersten (12) und zweiten (13) 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 (12) zur zweiten (13) Elektrode gepumpt werden und der resultierende Pumpstrom der ersten Pumpzelle integriert und als Maß für die Menge der Gaskomponente, insbesondere Stickoxide (NOx), ausgegeben wird.Method for the discontinuous, qualitative and / or quantitative determination of at least one gas component of a gas with a sensor element according to claim 13 or 14, characterized in that - in a collection 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 in the storage means ( 2 ) is stored; and - in a measuring 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 from and / or from the storage means ( 2 ) and between the first ( 12 ) and second ( 13 ) A voltage is applied, wherein the gas component to be determined, for example NO 2 and / or NO, is split and / or reduced and / or oxygen is reduced and oxygen ions from the first ( 12 ) to the second ( 13 ) Electrode pumped and integrated the resulting pumping current of the first pumping cell and as a measure of the amount of the gas component, in particular nitrogen oxides (NO x ), is output. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messphase zwischen der dritten (19) und vierten (20) Elektrode die gleiche Spannung angelegt wird wie zwischen der ersten (12) und zweiten (13) Elektrode, wobei zusätzlich an der dritten Elektrode (19) Sauerstoff reduziert wird und Sauerstoffionen von der dritten (19) zur vierten (20) 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.A method according to claim 16, characterized in that in the measuring phase between the third ( 19 ) and fourth ( 20 ) Electrode is applied the same voltage as between the first ( 12 ) and second ( 13 ) Electrode, wherein in addition to the third electrode ( 19 ) Oxygen is reduced and oxygen ions from the third ( 19 ) to the fourth ( 20 ) Electrode are pumped and the resulting pumping current of the second pumping 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.
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