DE10329061A1

DE10329061A1 - Gassensorelement

Info

Publication number: DE10329061A1
Application number: DE10329061A
Authority: DE
Inventors: Toru Kariya Katafuchi; Keigo Nishio Mizutani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-02-26
Also published as: JP2004037100A; US20040000479A1

Abstract

Bei einem Gassensorelement mit einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle und einer elektrochemischen Zelle, weist die Sensorzelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende aktive Elektrode, eine mit der aktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende erste Referenzelektrode sowie eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf und ist derart ausgestaltet, dass die Konzentration eines spezifischen Gases in der Messgaskammer erfasst werden kann. Die elektrochemische Zelle weist eine der Messgaskammer gegenüberliegende und in Bezug auf das spezifische Gas inaktive Elektrode, eine mit der inaktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende zweite Referenzelektrode und eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf, wobei die inaktive Elektrode aus einem Metallmaterial, das zumindest einen aus den Stoffen Au, Ag, Cu und Pb ausgewählten Stoff enthält, sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh besteht. Bei diesem Gassensorelement tritt keine maßgebliche betriebsbedingte Verschlechterung der Messgenauigkeit auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gassensorelement, das in der Abgasanlage oder dergleichen einer Brennkraftmaschine zur Messung der Konzentration von NO_x und dergleichen im Abgas angeordnet ist.

Bei Gassensoren, die in den Abgasanlagen der Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zur Messung der Konzentration eines spezifischen Gases bzw. Gasbestandteils im Abgas, wie z.B. der NO_x-Konzentration, der HC-Konzentration und der CO-Konzentration, angeordnet sind, ist die Verwendung eines Gassensorelements bekannt, das im wesentlichen aus einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle zur Ermittlung der Konzentration eines in der Messgaskammer vorhandenen, spezifischen Gases bzw. Gasbestandteils und einer elektrochemischen Zelle, wie einer Sauerstoff-Überwachungszelle oder einer Sauerstoff-Pumpzelle (die z.B. aus der der EP 0 859 233 A2 entsprechenden japanischen Offenlegungsschrift Nr. 10-227 760 bekannt ist), besteht.

Hierbei erfasst die Sauerstoff-Überwachungszelle die Sauerstoffkonzentration in der Messgaskammer, während die Sauerstoff-Pumpzelle Sauerstoff in die Messgaskammer hineinpumpt oder aus ihr herauspumpt.

Die Sensorzelle besitzt ihrerseits eine reaktionsfähige, aktive Elektrode, die der Messgaskammer ausgesetzt ist. Diese aktive Elektrode besitzt die Fähigkeit, ein spezifisches Gas aufzuspalten. Die Sensorzelle, bei der das spezifische Gas an der aktiven Elektrode aufgespalten wird, erfasst hierbei die Konzentration des spezifischen Gases in Abhängigkeit von einem Sauerstoff-Ionenstrom, der bei diesem Aufspaltungsvorgang erzeugt wird.

Bei der elektrochemischen Zelle ist es erforderlich, dass es sich bei der der Messgaskammer gegenüberliegenden Elektrode um eine inerte Elektrode handelt, die gegenüber dem spezifischen Gas unempfindlich ist.

Die Verwendung des Gassensorelements in einem Betriebszustand, bei dem es Abgasen mit hohen Temperatur ausgesetzt ist, führt jedoch zu einer Änderung der Beschaffenheit oder Güte der die elektrochemische Zelle bildenden Elektrode. Diese Änderung der Beschaffenheit bzw. Güte führt zu einer Änderung der Eigenschaften der elektrochemischen Zelle, was wiederum Schwankungen der Messgenauigkeit des Gassensorelements, d.h., eine betriebsbedingte bzw. fahrleistungsbedingte Verschlechterung der Eigenschaften, zur Folge haben kann.

Wenn sich z.B. die Eigenschaften der der Sauerstoff-Pumpzelle zugeordneten Elektrode verschlechtern, verändert sich die Leistung der Sauerstoff-Pumpzelle in der Messgaskammer, sodass es zu unterschiedlichen Werten der in der Messgaskammer verbleibenden Konzentration von Restsauerstoff vor und nach dem Auftreten einer solchen Verschlechterung der Eigenschaften kommen kann. In einem solchen Fall können Änderungen des Offsetstroms auftreten, wie dies in Verbindung mit einem nachstehend noch näher beschriebenen Ausführungsbeispiel 2 veranschaulicht ist, sodass eine Verschlechterung der Messgenauigkeit der Sensorzelle auftreten kann.

In einigen Fällen ist außerdem eine Sauerstoff-Überwachungszelle in der Messgaskammer zur Steuerung der Sauerstoff-Pumpzelle angeordnet. Die Leistung der Sauerstoff-Pumpzelle kann sich dann auch bei einer Verschlechterung der Eigenschaften der dieser Sauerstoff-Überwachungszelle zugeordneten Elektrode wie im vorstehend beschriebenen Fall verändern, sodass hierdurch ebenfalls eine Verschlechterung der Messgenauigkeit der Sensorzelle auftreten kann.

Angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, ein Gassensorelement anzugeben, bei dem die betriebsbedingte bzw. fahrleistungsbedingte Verschlechterung der Eigenschaften in erheblichem Maß verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gassensorelement, mit einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle und einer elektrochemischen Zelle, wobei die Sensorzelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende, aktive Elektrode, eine mit der aktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, erste Referenzelektrode sowie eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Konzentration eines spezifischen Gases in der Messgaskammer erfasst werden kann, die elektrochemische Zelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende und in Bezug auf das spezifische Gas inaktive Elektrode, eine mit der inaktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, zweite Referenzelektrode und eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe aufweist, und die inaktive Elektrode aus einem Metallmaterial, das zumindest einen aus den Stoffen Au, Ag, Cu und Pb ausgewählten Stoff enthält, sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh besteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Gassensorelement besitzt die elektrochemische Zelle somit eine der Messgaskammer gegenüberliegende, inaktive Elektrode, die aus einem metallischen Material und dem zusätzlichen, metallischen Material Rh besteht.

Bei üblichen, inaktiven Elektroden, die kein Rh enthalten, tritt im Lauf der Zeit eine Verschlechterung der Eigenschaften auf, wenn sie dem Messgas ausgesetzt sind. Bei Verwendung während einer längeren Zeitdauer treten bei der inaktiven Elektrode allmählich Zusammenballungs- oder Sintererscheinungen auf, sodass sich die Eigenschaften der elektrochemischen Zelle im Lauf der Zeit verändern können, was eine laufende betriebs- oder fahrleistungsbedingte Verschlechterung der Messgenauigkeit zur Folge hat. Dies beruht auf dem Umstand, dass die inaktive Elektrode ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt enthält, wie z.B. Au, Ag, Cu oder Pb, damit sie gegenüber dem spezifischen Gas bzw. Gasbestandteil nur eine geringe Reaktionsfähigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird Rhodium (Rh), das einen hohen Schmelzpunkt und eine bessere Wärmefestigkeit aufweist, dem Metallmaterial hinzugefügt, sodass die inaktive Elektrode eine hohe Wärmefestigkeit aufweist und auf diese Weise ein Sintern der Elektrode vermieden wird. Auf diese Weise kann ein Gassensorelement erhalten werden, bei dem auch während einer längeren Zeitdauer keine maßgebliche Verschlechterung der Messgenauigkeit auftritt, sodass eine überlegene Betriebsleistung oder (im Fall der Verwendung bei einem Kraftfahrzeug) Fahrleistung (Beständigkeit) gegeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 1,
2 eine Querschnittsansicht (eine Schnittansicht gemäß den Pfeilen A-A in 1) des Gassensorelements gemäß Beispiel 1,
3 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der NO-Konzentration und dem Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen Gassensorelements gemäß Beispiel 2 im Anfangszustand und nach einer Fahrleistung von 40.000 km,
4 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der NO-Konzentration und dem Ausgangssignal eines Gassensorelements gemäß einem Vergleichsbeispiel nach Beispiel 2 im Anfangszustand und nach einer Fahrleistung von 40.000 km,
5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Fahrstrecke und dem Sensorzellenstrom von erfindungsgemäßen Gassensorelementen und des Vergleichsbeispiels nach Beispiel 2 (wobei die Messung in einer, keine NO-Anteile enthaltenden Atmosphäre erfolgte),
6 eine Längsschnittansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 3, bei dem Messgaskammern in Schichtrichtung angeordnet sind,
7 eine Längsschnittansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 3, bei dem Messgaskammern auf andere Weise als bei der Anordnung gemäß 6 in Schichtrichtung angeordnet sind,
8 eine Längsschnittansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 4, bei dem eine Sauerstoff-Überwachungszelle und eine Sensorzelle in Reihe geschaltet sind, und
9 eine Querschnittsansicht eines Gassensorelements gemäß Beispiel 5, das in Form einer Doppelzelle aus einer Sensorzelle und einer Sauerstoff-Pumpzelle besteht.
Das erfindungsgemäße Gassensorelement besteht im wesentlichen aus einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle und einer elektrochemischen Zelle.
Die Sensorzelle weist eine der Messgaskammer gegenüberliegende, aktive Elektrode, eine mit der aktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, erste Referenzelektrode sowie eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf und ist derart ausgestaltet, dass die Konzentration eines spezifischen Gases in der Messgaskammer erfasst werden kann. Weiterhin weist die elektrochemische Zelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende und in Bezug auf das spezifische Gas inaktive Elektrode, eine mit der inaktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, zweite Referenzelektrode und eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf.
Bei diesem Gassensorelement besteht die inaktive Elektrode aus einem Metallmaterial, das zumindest einen aus den Stoffen Au, Ag, Cu und Pb ausgewählten Stoff enthält, sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh. Diese Stoffe bilden zusammen mit anderem Elektrodenmaterial verschiedener Art die Elektrode. Für dieses andere Elektrodenmaterial kann Pt als weitere Komponente des vorstehend genannten Metallmaterials Verwendung finden.
Bei dem erfindungsgemäßen Gassensorelement kann die aktive Elektrode der Sensorzelle hauptsächlich aus zumindest einem aus den Stoffen Pt, Rh, Pd, Ir und Ru ausgewählten Stoff bestehen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gassensorelements kann die NO_x-Konzentration, die HC-Konzentration und die CO-Konzentration im Messgas gemessen werden.
Bei der vorstehend beschriebenen, inaktiven Elektrode kann das zusätzliche Metallmaterial Rh vorzugsweise mit einem Anteil von 0,01 bis 3,0 zusätzlichen Gewichtsprozenten auf der Basis von 100 Gewichtsprozenten des vorstehend genannten Metallmaterials hinzugefügt werden. Auf diese Weise lässt sich eine bessere Wärmefestigkeit der inaktiven Elektrode erzielen, sodass das Auftreten von Zusammenballungs- bzw. Sintererscheinungen bei der Elektrode weitgehend vermieden und ein Gassensorelement erhalten werden kann, bei dem über eine lange Betriebsdauer hinweg keine maßgebliche Verschlechterung der Messgenauigkeit auftritt und somit eine überlegene Betriebs- bzw. Fahrleistung (Beständigkeit) gegeben ist.
Wenn Rhodium (Rh) mit einem Anteil von weniger als 0,01 zusätzlichen Gewichtsprozenten hinzugefügt wird, kann diese Menge zu klein sein, um die angestrebte Wirkung einer Verhinderung von Zusammenballungs- oder Sinterungserscheinungen bei der inaktiven Elektrode zu erzielen. Wenn dagegen Rhodium (Rh) mit einem Anteil von mehr als 3,0 zusätzlichen Gewichtsprozenten hinzugefügt wird, kann die inaktive Elektrode aktiviert werden, da Rhodium (Rh) eine Reaktionsfähigkeit in Bezug auf das spezifische Gas aufweist.
Die elektrochemische Zelle kann eine Sauerstoff-Pumpzelle sein, die zum Hineinpumpen von Sauerstoff in die Messgaskammer oder zum Herauspumpen von Sauerstoff aus der Messgaskammer ausgestaltet ist. Die elektrochemische Zelle kann auch eine Sauerstoff-Überwachungszelle sein, die zur Erfassung der Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer ausgestaltet ist.
Ferner können auch mehrere elektrochemische Zellen vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße Gassensorelement kann in der vorstehend beschriebenen Weise derart aufgebaut sein, dass die Konzentration von NO_x im Messgas erfasst werden kann. In diesem Fall wird NO_x an der aktiven Elektrode der Sensorzelle aufgespalten und ein hierdurch erzeugter Sauerstoff-Ionenstrom zur Ermittlung der Konzentration von NO_x verwendet. Hierbei kann jedoch unter Umständen keine Unterscheidung zwischen den als Ergebnis der Aufspaltung von NO_x erzeugten Sauerstoffionen und den bereits ursprünglich in der Messgaskammer vorhandenen Sauerstoffionen getroffen werden. Vorzugsweise wird daher Sauerstoff in die Messgaskammer hineingepumpt oder aus der Messgaskammer herausgepumpt, um die Sauerstoffkonzentration in der Kammer auf einem konstanten Wert zu halten.
Außerdem wird vorzugsweise die Sauerstoff-Überwachungszelle zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration in der Messgaskammer verwendet. Bei Verwendung der inaktiven Elektrode lässt sich die Sauerstoffkonzentration in der Messgaskammer erfassen und jegliche Einwirkung des Sauerstoffs auf die Sensorzelle unterdrücken.
Es können auch jeweils mehrere Sauerstoff-Pumpzellen und Sauerstoff-Überwachungszellen vorgesehen sein.
Ferner kann als elektrochemische Zelle auch eine Zelle zur Messung der Konzentration von Sauerstoff in dem Messgas vorgesehen sein, wobei auch ein Verbund-Sensorelement in Betracht gezogen werden kann, mit dessen Hilfe sich die Konzentration von zwei oder mehr Arten von Gasen unter Verwendung eines Elements ermitteln lässt.
Weiterhin kann im Fall der Verwendung des Gassensorelements in der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine dieses Element mit einer Luft-Kraftstoffverhältnis-Zelle versehen werden, durch die sich das Luft-Kraftstoffverhältnis in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine aus der Sauerstoffkonzentration im Messgas ermitteln lässt.
Die Erfindung wird nachstehend in größeren Einzelheiten anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Beispiel 1
Gemäß diesem, in den 1 und 2 dargestellten Beispiel besteht das Gassensorelement im wesentlichen aus einer ersten Messgaskammer 121 und einer zweiten Messgaskammer 122, die die Messgaskammern bilden, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle 4 sowie einer Sauerstoff-Pumpzelle 2 und einer Sauerstoff-Überwachungszelle 3, die elektrochemische Zellen darstellen.
Wie in 2 veranschaulicht ist, besteht die Sensorzelle 4 aus einer der zweiten Messgaskammer 122 gegenüberliegenden, aktiven Elektrode 42, einer mit der aktiven Elektrode 42 ein Elektrodenpaar bildenden, ersten Referenzelektrode 41 und einer die beiden Elektroden 41 und 42 haltenden, ersten Festelektrolytscheibe 11 und ist derart aufgebaut, dass die Konzentration eines spezifischen Gases bzw. Gasbestandteils in der zweiten Messgaskammer 122 erfasst werden kann.
Die eine elektrochemische Zelle darstellende Sauerstoff-Pumpzelle 2 besteht aus einer der ersten Messgaskammer 121 gegenüberliegenden und in Bezug auf das spezifische Gas inaktiven Elektrode 21, einer mit der inaktiven Elektrode 21 ein Elektrodenpaar bildenden, zweiten Referenzelektrode 22 sowie einer die beiden Elektroden 21 und 22 haltenden, zweiten Festelektrolytscheibe 13. Die aktive Elektrode 21 wird von einem Metallmaterial gebildet, das zumindest Au sowie das zusätzliche Metallmaterial Rh enthält.
Die eine elektrochemische Zelle darstellende Sauerstoff-Überwachungszelle 3 besteht aus einer der zweiten Messgaskammer 122 gegenüberliegenden und in Bezug auf das spezifische Gas inaktiven Elektrode 32, einer mit der inaktiven Elektrode 32 ein Elektrodenpaar bildenden, zweiten Referenzelektrode 31 sowie einer die beiden Elektroden 31 und 32 haltenden, ersten Festelektrolytscheibe 11. Die inaktive Elektrode 32 wird von einem Metallmaterial gebildet, das zumindest Au sowie das zusätzliche Metallmaterial Rh enthält.
Nachstehend wird näher auf dieses Ausführungsbeispiel eingegangen.
Das Gassensorelement 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet und dient zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas des Kraftfahrzeugs.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst das Gassensorelement 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die erste Messgaskammer 121 und die zweite Messgaskammer 122, die zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und der zweiten Festelektrolytscheibe 13 mittels eines für die erste Messgaskammer 121 und die zweite Messgaskammer 122 vorgesehenen Distanzstücks 12 ausgebildet sind, eine erste Referenzgaskammer 140, die zwischen der zweiten Festelektrolytscheibe 13 und einem keramischen Heizelement 19 mittels eines für die erste Referenzgaskammer 140 vorgesehenen Distanzstücks 14 ausgebildet ist und in die als Referenzgas dienende Luft eingeleitet wird, eine zweite Referenzgaskammer 160, die zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und einem Abstandshalter oder Distanzelement 16 ausgebildet ist, die Sauerstoff-Pumpzelle 2, die Sauerstoff in die erste Messgaskammer 121 hineinpumpt oder aus der ersten Messgaskammer 121 herauspumpt, die Sauerstoff-Überwachungszelle 3, die die Konzentration von Sauerstoff in der zweiten Messgaskammer 122 überwacht, sowie die Sensorzelle 4, die die Konzentration von NO_x in der zweiten Messgaskammer 122 ermittelt.
Wie vorstehend beschrieben, sind die erste Messgaskammer 121 und die zweite Messgaskammer 122 durch den Zwischenraum definiert, der von der ersten Festelektrolytscheibe 11 und der zweiten Festelektrolytscheibe 13 sowie dem Distanzstück 12 gebildet wird. Die erste Messgaskammer 121 steht mit dem Außenbereich über eine in der ersten Festelektrolytscheibe 11 vorgesehene Einlassöffnung 10 in Verbindung, wobei die erste Messgaskammer 121 außerdem mit der zweiten Messgaskammer 122 über eine Diffusionsstrecke 120 in Verbindung steht.
Das Gassensorelement gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst außerdem eine poröse Diffusionsschicht 17, die auf der ersten Festelektrolytscheibe 11 angeordnet ist und die Einlassöffnung 10 abdeckt, wobei der Abstandshalter bzw. das Distanzelement 16 zur Bildung der zweiten Referenzgaskammer 160 an die poröse Diffusionsschicht 17 angrenzt.
Das keramische Heizelement 19 besteht aus einem Heizsubstrat 191, einem auf dem Heizsubstrat 191 angeordneten Heizelement 190 sowie einer das Heizelement 190 abdeckenden Deckscheibe 192.
Die erste Festelektrolytscheibe 11 und die zweite Festelektrolytscheibe 13 bestehen aus Zirkondioxid (ZnO₂), während die anderen Bauelemente in Form des Distanzstücks 12, des Distanzstücks 14, des Distanzelements 16, der porösen Diffusionsschicht 17, des Heizsubstrats 191 und der Deckscheibe 192 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) bestehen.
Die Sauerstoff-Pumpzelle 2 wird von der inaktiven Elektrode 21, die der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und der zweiten Festelektrolytscheibe 13 gebildeten, ersten Messgaskammer 121 gegenüberliegt, sowie der zweiten Referenzelektrode 22 gebildet, die der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 13 und dem keramischen Heizelement 19 ausgebildeten, ersten Referenzgaskammer 140 gegenüberliegt. Die beiden Elektrode 21 und 22 sind mit einer Pumpschaltung 25 verbunden, die eine Spannungsquelle 251 sowie ein Ampèremeter 252 umfasst.
Die Sauerstoff-Überwachungszelle 3 wird von der inaktiven Elektrode 32, die der mit der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und der zweiten Festelektrolytscheibe 13 ausgebildeten, ersten Messgaskammer 121 in Verbindung stehenden, zweiten Messgaskammer 122 gegenüberliegt, sowie der zweiten Referenzelektrode 31 gebildet, die der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und dem Distanzelement 16 ausgebildeten, zweiten Referenzgaskammer 160 gegenüberliegt. Die beiden Elektroden 31 und 32 sind mit einer Überwachungsschaltung 35 verbunden, die eine Spannungsquelle 351 und ein Ampèremeter 352 umfasst.
Die Sensorzelle 4 wird von der aktiven Elektrode 42, die der mit der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und der zweiten Festelektrolytscheibe 13 ausgebildeten, ersten Messgaskammer 121 in Verbindung stehenden, zweiten Messgaskammer 122 gegenüberliegt, und der ersten Referenzelektrode 41 gebildet, die der zwischen der ersten Festelektrolytscheibe 11 und dem Distanzelement 16 ausgebildeten, zweiten Referenzgaskammer 160 gegenüberliegt. Die beiden Elektroden 41 und 42 sind mit einer Sensorschaltung 45 verbunden, die eine Spannungsquelle 451 sowie ein Ampèremeter 452 umfasst.
Zur Steuerung der Wirkungsweise der Sauerstoff-Pumpzelle 2 mit Hilfe der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 ist außerdem eine Rückkopplungsschaltung 255 vorgesehen, die zwischen die Spannungsquelle 251 der Pumpschaltung 25 und das Ampèremeter 352 geschaltet ist.
Die inaktiven Elektroden 21 und 32 bestehen jeweils aus einem Au und Pt enthaltenden Metallmaterial sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh. Hierbei beträgt der Anteil von Au 3 Gewichtsprozente (einschließliche Gewichtsprozente) auf der Basis von 100 Gewichtsprozenten des Au und Pt enthaltenden Metallmaterials. Ferner wird Rh mit einem Anteil von 0,5 zusätzlichen Gewichtsprozenten auf der Basis von 100 Gewichtsprozenten des Au und Pt enthaltenden Metallmaterials hinzugefügt.
Die aktive Elektrode 42 wird von einem Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterial gebildet. Die anderen, zweiten Referenzelektroden 22 und 31 sowie die erste Referenzelektrode 41 werden jeweils ebenfalls von einem Elektrodenmaterial gebildet, das, wie im Fall der aktiven Elektrode 42, Pt und Rh enthält. Hierbei ist Rhodium (Rh) mit einem Anteil von 20 Gewichtsprozenten (einschließliche Gewichtsprozente) auf der Basis von 100 Gewichtsprozenten des Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterials enthalten.
Die vorstehend beschriebenen, jeweiligen Elektroden können durch ein beliebiges, bekanntes Verfahren hergestellt werden, z.B. indem eine entsprechende Masse des Elektrodenmaterials hergestellt und diese Elektrodenmaterialmasse auf die entsprechenden Festelektrolytscheiben aufgebracht bzw. aufgedruckt wird, woraufhin ein Einbrennvorgang (Sintern) stattfindet.
Die inaktiven Elektroden 21 und 32 bestehen in der vorstehend beschriebenen Weise jeweils aus dem metallischen Material bzw. Metallmaterial und dem zusätzlichen Metallmaterial Rh. Da die inaktiven Elektroden 21 und 32 das zusätzliche Metallmaterial Rh enthalten, das einen höheren Schmelzpunkt und eine bessere Wärmebeständigkeit aufweist, und durch das Rhodium (Rh) somit die Wärmefestigkeit der inaktiven Elektroden 21 und 32 verbessert wird, können die inaktiven Elektroden 21 und 32 erheblich widerstandsfähiger in Bezug auf eine zeitabhängige Verschlechterung ihrer Eigenschaften ausgelegt werden, was auch dann zutrifft, wenn sie dem aus heissen Abgasen bestehenden Messgas ausgesetzt sind.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel lässt sich somit ein Gassensorelement erhalten, bei dem während einer langen Betriebsdauer keine maßgebliche Verschlechterung der Messgenauigkeit auftritt und dass somit eine überlegene Betriebsleistung (Beständigkeit bzw. Fahrleistung im Fall seiner Verwendung bei einem Kraftfahrzeug) aufweist.
Beispiel 2
Bei diesem Beispiel wurden ein erfindungsgemäßes Gassensorelement und ein als Vergleichsbeispiel oder Vergleichsprobe dienendes Gassensorelement hergestellt und die Leistung der beiden Gassensorelemente miteinander verglichen.
Zunächst wurde das vorstehend als Beispiel 1 beschriebene Gassensorelement als erfindungsgemäßes Gassensorelement hergestellt. Als das das Vergleichsbeispiel bzw. die Vergleichsprobe bildende Gassensorelement wurde ein dem Beispiel 1 mit der Ausnahme entsprechendes Gassensorelement hergestellt, dass den inaktiven Elektroden der Sauerstoff-Pumpzelle und der Sauerstoff-Überwachungszelle kein Rhodium-Anteil (Rh) hinzugefügt wurde.
Sodann wurden die jeweiligen Gassensorelemente in Gassensoren eingebaut und zur Messung der tatsächlich vorhandenen NO-Konzentration einem Messgas ausgesetzt, das aus Sauerstoff (20%), Stickstoff und NO bestand. Als Messgas wurden vier Arten von Gasen mit unterschiedlichen NO-Konzentrationen verwendet.
Die Messungen der NO-Konzentrationen unter Verwendung dieser Gassensorelemente wurden sowohl im Anfangszustand als auch nach einer Fahrleistung von 40.000 km durchgeführt. Die Messung im Anfangszustand beinhaltet, dass die Messung unmittelbar nach der Herstellung der Gassensorelemente erfolgt ist. Die Messung nach einer Fahrleistung von 40.000 km beinhaltet, dass die Messung auf folgende Weise erfolgt ist: jedes Gassensorelement wurde in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingebaut, woraufhin das Kraftfahrzeug über eine Strecke von 40.000 km gefahren wurde. Nachdem das Gassensorelement auf diese Weise den Abgasen des Kraftfahrzeugs in ausreichendem Maß ausgesetzt war, wurde es zur Durchführung der Messung ausgebaut.
Die erhaltenen Messergebnisse sind in 3 (Erfindung) und 4 (inaktive Elektrode ohne Rhodium) dargestellt.
Wie 3 zu entnehmen ist, ist das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Gassensorelements (das Ausgangssignal der Sensorzelle, das dem Messwert des Ampèremeters 452 gemäß 2 entspricht) im Anfangszustand und nach einer Fahrleistung von 40.000 km im wesentlichen gleich, d.h., eine betriebs- bzw. fahrleistungsbedingte Verschlechterung der Eigenschaften hat nicht stattgefunden. Wie jedoch 4 zu entnehmen ist, zeigt das Vergleichsbeispiel bzw. die Vergleichsprobe des Gassensorelements, bei der in den inaktiven Elektroden kein Rhodium enthalten ist, eine Differenz in dem im Ausgangszustand und dem nach einer Fahrleistung von 40.000 km erhaltenen Ausgangssignal.
Außerdem wurden bei dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Gassensorelement und dem vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel des Gassensorelements in einem Zustand, bei dem die NO-Konzentration den Wert 0 hatte, der über die Sensorzelle des jeweiligen Gassensorelements fließende, elektrische Strom auch unter allmählicher Verlängerung der Fahrstrecke gemessen. Die Ergebnisse sind in 5 veranschaulicht.
Wie 5 zu entnehmen ist, weist der Sensorzellenstrom bei dem erfindungsgemäßen Gassensorelement unabhängig von der Fahrstrecke einen konstanten Wert auf. Bei dem Vergleichsbeispiel des Gassensorelements steigt der Sensorzellenstrom dagegen mit größer werdender Fahrstrecke an. Da diese Messung in einer Atmosphäre erfolgt ist, bei der die NO-Konzentration den Wert 0 aufweist, stellt dieser elektrische Strom einen sog. Offsetstrom dar.
Der Messwert des durch die Sensorzelle eines Gassensorelements fließenden, elektrischen Stroms ergibt sich, wenn der dem bei der Aufspaltung von NO_x erzeugten Sauerstoff zuzurechnende Sauerstoff-Ionenstrom diesem Offsetstrom hinzuaddiert wird. Wenn sich somit der Offsetstrom im Lauf der Zeit verändert, lassen sich bereits nach der Herstellung des Gassensorelements nur noch ungenaue Messwerte erhalten, obwohl die Gaskonzentration unmittelbar nach Beginn der Verwendung noch genau gemessen werden kann.
Da bei dem erfindungsgemäßen Gassensorelement unabhängig von der Fahrstrecke nur geringfügige Änderungen des Offsetstroms auftreten, lässt sich die Gaskonzentration auch bei Verwendung des Gassensorelements über eine längere Fahrstrecke hinweg genau messen.
Beispiel 3
Gemäß diesem, in 6 dargestellten Beispiel ist das Gassensorelement 1 derart aufgebaut, dass eine erste Messgaskammer 520 und eine zweite Messgaskammer 540 in der Richtung angeordnet sind, in der eine erste Festelektrolytscheibe 51 und eine zweite Festelektrolytscheibe 55 usw. in Form eines Laminats bzw. einer Schichtanordnung vorgesehen sind. Wie im Fall des Beispiels 1 umfasst dieses Gassensorelement 1 eine Sensorzelle 4, eine Sauerstoff-Pumpzelle 2 sowie eine Sauerstoff-Überwachungszelle 3.
Das Gassensorelement 1 gemäß diesem Beispiel wird hergestellt, indem in einer Schichtanordnung eine erste Festelektrolytscheibe 51, ein Distanzstück 52, eine horizontale Trennscheibe 53, ein Distanzstück 54, eine zweite Festelektrolytscheibe 55, ein Distanzstück 56 und ein keramisches Heizelement 19 in dieser Reihenfolge von oben her vorgesehen werden.
Die erste Messgaskammer 520 wird von der ersten Festelektrolytscheibe 51, der horizontalen Trennscheibe 53 und dem Distanzstück 52 gebildet. Die zweite Messgaskammer 540 wird von der horizontalen Trennscheibe 53, der zweiten Festelektrolytscheibe 55 und dem Distanzstück 54 gebildet. Eine Referenzgaskammer 550 wird von der zweiten Festelektrolytscheibe 55, dem Distanzstück 56 und dem keramischen Heizelement 19 gebildet.
Das Messgas wird über eine in der ersten Festelektrolytscheibe 51 vorgesehene Einlassöffnung 510 in die erste Messgaskammer 520 geführt. Auf der ersten Festelektrolytscheibe 51 ist eine poröse Diffusionsschicht 17 aufgebracht, um die Einlassöffnung 510 der ersten Festelektrolytscheibe 51 abzudecken. Die Messgaskammer 520 steht mit der zweiten Messgaskammer 542 über eine Diffusionsstrecke 530 in Verbindung.
Weiterhin ist eine inaktive Elektrode 21 der Sauerstoff-Pumpzelle 2 gegenüber der ersten Messgaskammer 520 angeordnet, während eine zweite Referenzelektrode 22 über die poröse Diffusionsschicht (Diffusionswiderstandsschicht) 17 der Außenatmosphäre des Gassensorelements ausgesetzt ist. Die inaktive Elektrode 21 und die zweite Referenzelektrode 22 bilden miteinander ein Elektrodenpaar und sind auf der ersten Festelektrolytscheibe 51 angeordnet.
Eine der zweiten Messgaskammer 540 der Sensorzelle 4 gegenüberliegende, aktive Elektrode 42 und eine der Referenzgaskammer 550 gegenüberliegende, erste Referenzelektrode 41 bilden miteinander ein Elektrodenpaar, das auf der zweiten Festelektrolytscheibe 55 angeordnet ist. Eine inaktive Elektrode 32 der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 und eine zweite Referenzelektrode 31, die der Referenzgaskammer 550 gegenüberliegen, bilden miteinander ein Elektrodenpaar, das auf der zweiten Festelektrolytscheibe 55 angeordnet ist.
Die inaktive Elektrode 21 und die zweite Referenzelektrode 22 der Sauerstoff-Pumpzelle 2 sind mit einer Pumpschaltung 25 verbunden, die eine Spannungsquelle 251 und ein Ampèremeter 252 umfasst. Die zweite Referenzelektrode 31 und die inaktive Elektrode 32 der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 sind mit einer Überwachungsschaltung 35 verbunden, die ein Voltmeter 356 aufweist. Die Elektroden 41 und 42 der Sensorzelle 4 sind mit einer Sensorschaltung 45 verbunden, die eine Spannungsquelle 451 und ein Ampèremeter 452 umfasst.
Zur Steuerung der Arbeitsweise der Sauerstoff-Pumpzelle 2 mit Hilfe der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 ist außerdem eine Rückkopplungsschaltung 255 vorgesehen, die zwischen die Spannungsquelle 251 der Pumpschaltung 25 und das Voltmeter 356 geschaltet ist.
Die inaktiven Elektroden 21 und 32 sind in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels ausgestaltet und bestehen jeweils aus dem Au und Pt enthaltenden Metallmaterial sowie dem zusätzlichen Metallmaterial Rh.
Die aktive Elektrode 42 ist ebenfalls in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet und besteht aus dem Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterial. Die weiteren, zweiten Referenzelektroden 22 und 31 sowie die erste Referenzelektrode 41 sind gleichermaßen wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet und bestehen jeweils aus dem Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterial wie die aktive Elektrode 42.
Weitere Elemente sind wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet, sodass das Gassensorelement gemäß diesem Beispiel die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie das Gassensorelement gemäß Beispiel 1 aufweist.
Wie in 7 veranschaulicht ist, kann die Sauerstoff-Überwachungszelle 3 auch an der ersten Festelektrolytscheibe 51 vorgesehen sein. Die zweite Referenzelektrode 22 der Sauerstoff-Pumpzelle 2 und die zweite Referenzelektrode 31 der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 können dann auch in integrierter Bauweise ausgeführt sein.
Beispiel 4
Bei diesem, in 8 dargestellten Beispiel ist das Gassensorelement 1 derart aufgebaut, dass eine Sensorzelle 4 und eine Sauerstoff-Überwachungszelle 3 in Reihe geschaltet sind. Wie im Fall des Beispiels 1 umfasst auch dieses Gassensorelement 1 eine Sensorzelle 4 und eine erste Messgaskammer 631 sowie eine zweite Messgaskammer 632.
Das Gassensorelement 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird hergestellt, indem in einer Schichtanordnung ein Distanzelement 61, eine erste Festelektrolytscheibe 62, ein Distanzstück 63, eine zweite Festelektrolytscheibe 64, ein Distanzstück 65 und ein keramisches Heizelement 19 in dieser Reihenfolge von oben her vorgesehen werden.
Eine erste Referenzgaskammer 610 wird von dem Distanzelement 61 und der ersten Festelektrolytscheibe 62 gebildet. Die erste Messgaskammer 631 und die zweite Messgaskammer 632 werden von der ersten Festelektrolytscheibe 62, dem Distanzstück 63 und der zweiten Festelektrolytscheibe 64 gebildet. Eine zweite Referenzgaskammer 650 wird von der zweiten Festelektrolytscheibe 64, dem Distanzstück 65 und dem keramischen Heizelement 19 gebildet.
Das Messgas wird über eine in der ersten Festelektrolytscheibe 62 ausgebildete Einlassöffnung 620 in die erste Messgaskammer 631 geführt. Eine poröse Diffusionsschicht 17 ist derart auf die erste Festelektrolytscheibe 62 aufgebracht, dass die Einlassöffnung 620 der ersten Festelektrolytscheibe 62 abgedeckt wird. Die erste Messgaskammer 631 steht mit der zweiten Messgaskammer 632 über eine Diffusionsstrecke 630 in Verbindung.
Eine inaktive Elektrode 21 der Sauerstoff-Pumpzelle 2 liegt der ersten Messgaskammer 631 gegenüber, während eine zweite Referenzelektrode 22 der zweiten Referenzgaskammer 650 gegenüberliegt. Die inaktive Elektrode 21 und die zweite Referenzelektrode 22 bilden miteinander ein Elektrodenpaar und sind auf der zweiten Festelektrolytscheibe 64 angeordnet.
Eine der zweiten Messgaskammer 632 der Sensorzelle 4 gegenüberliegende, aktive Elektrode 42 und eine der ersten Referenzgaskammer 610 gegenüberliegende, erste Referenzelektrode 41 bilden miteinander ein Elektrodenpaar, das auf der ersten Festelektrolytscheibe 62 angeordnet ist. Eine inaktive Elektrode 32 der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 und eine der ersten Referenzgaskammer 610 gegenüberliegende, zweite Referenzelektrode 31 bilden miteinander ein Elektrodenpaar, das auf der ersten Festelektrolytscheibe 62 angeordnet ist. Die Elektroden 41 und 31 sind in integrierter Bauweise vorgesehen.
Die inaktive Elektrode 21 und die zweite Referenzelektrode 22 der Sauerstoff-Pumpzelle 2 sind mit einer Pumpschaltung 25 verbunden, die eine Spannungsquelle 251 und ein Ampèremeter 252 aufweist. Die Elektroden 31 und 32 der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 sind mit einer Überwachungsschaltung 35 verbunden, die eine Spannungsquelle 351 und ein Ampèremeter 352 umfasst. Die Elektroden 41 und 42 der Sensorzelle 4 sind mit einer Sensorschaltung 45 verbunden, die eine Spannungsquelle 451 und ein Ampèremeter 452 umfasst.
Ferner ist zur Steuerung der Arbeitsweise der Sauerstoff-Pumpzelle 2 mit Hilfe der Sauerstoff-Überwachungszelle 3 eine Rückkopplungsschaltung 255 vorgesehen, die zwischen die Spannungsquelle 251 der Pumpschaltung 25 und das Ampèremeter 252 geschaltet ist.
Die inaktiven Elektroden 21 und 32 sind in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet und bestehen jeweils aus dem Au und Pt enthaltenden Metallmaterial sowie dem zusätzlichen Metallmaterial Rh.
Die aktive Elektrode 42 ist ebenfalls in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet und besteht aus dem Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterial. Die weiteren, zweiten Referenzelektroden 22 und 31 sowie die erste Referenzelektrode 41 sind ebenfalls in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet und bestehen jeweils aus dem Pt und Rh enthaltenden Elektrodenmaterial wie die aktive Elektrode 42.
Die anderen Elemente sind in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet, sodass das Gassensorelement gemäß diesem Beispiel die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie das Gassensorelement gemäß Beispiel 1 aufweist.
Anders als bei dem Aufbau gemäß 8 kann das Gassensorelement auch derart ausgestaltet sein, dass die Sauerstoff-Pumpzelle 2 an der ersten Festelektrolytscheibe 62 und die Sensorzelle 4 sowie die Sauerstoff-Überwachungszelle 3 an der zweiten Festelektrolytscheibe 64 vorgesehen sind.
Beispiel 5
Dieses, in 9 dargestellte Beispiel bezieht sich auf ein Gassensorelement, das den gleichen Aufbau wie das Gassensorelement gemäß Beispiel 1 aufweist, jedoch mit der Ausnahme, dass es als zweizelliges Gassensorelement ohne Sauerstoff-Überwachungszelle ausgestaltet ist.
Hierbei ist die Sauerstoff-Pumpzelle 2 mit einer Rückkopplungsschaltung 255 versehen, die zwischen eine Spannungsquelle 251 und das Ampèremeter 252 der Pumpschaltung 25 geschaltet ist.
Die anderen Bauelemente sind in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 ausgestaltet, sodass das Gassensorelement gemäß diesem Beispiel die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie das Gassensorelement gemäß Beispiel 1 aufweist.
Anders als bei dem Aufbau gemäß 9 kann das Gassensorelement auch derart ausgestaltet sein, dass die Sauerstoff-Pumpzelle 2 an der ersten Festelektrolytscheibe 11 und die Sensorzelle 4 an der zweiten Festelektrolytscheibe 13 vorgesehen sind.
Beispiele 6 bis 9
Die Beispiele 6, 7, 8 und 9 beziehen sich auf Gassensorelemente mit dem gleichen Aufbau wie im Fall der Beispiele 1, 3, 4 und 5, mit der Ausnahme, dass die inaktiven Elektroden 21 und 32 jeweils aus einem Ag und Pt enthaltenden Metallmaterial und dem zusätzlichen Metallmaterial Rh bestehen. Die Gassensorelemente gemäß diesen Beispielen weisen im wesentlichen die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie die Gassensorelemente gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5 auf.
Beispiele 10 bis 13
Die Beispiele 10, 11, 12 und 13 beziehen sich auf Gassensorelemente mit dem gleichen Aufbau wie im Fall der Gassensorelemente gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5, mit der Ausnahme, dass die inaktiven Elektroden 21 und 32 jeweils aus einem Cu und Pt enthaltenden Metallmaterial und dem zusätzlichen Metallmaterial Rh bestehen. Die Gassensorelemente gemäß diesen Beispielen weisen im wesentlichen die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie die Gassensorelemente gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5 auf.
Beispiele 14 bis 17
Die Beispiele 14, 15, 16 und 17 beziehen sich auf Gassensorelemente mit dem gleichen Aufbau wie im Fall der Gassensorelemente gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5, mit der Ausnahme, dass die inaktiven Elektroden 21 und 32 jeweils aus einem Pb und Pt enthaltenden Metallmaterial und dem zusätzlichen Metallmaterial Rh bestehen. Die Gassensorelemente gemäß diesen Beispielen weisen ebenfalls im wesentlichen die gleiche Funktion und Wirkungsweise wie die Gassensorelemente gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5 auf .
Bei dem vorstehend beschriebenen Gassensorelement mit einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle und einer elektrochemischen Zelle, weist somit die Sensorzelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende, aktive Elektrode, eine mit der aktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, erste Referenzelektrode sowie eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf und ist derart ausgestaltet, dass die Konzentration eines spezifischen Gases in der Messgaskammer erfasst werden kann. Die elektrochemische Zelle weist eine der Messgaskammer gegenüberliegende und in Bezug auf das spezifische Gas inaktive Elektrode, eine mit der inaktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, zweite Referenzelektrode und eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe auf, wobei die inaktive Elektrode aus einem Metallmaterial, das zumindest einen aus den Stoffen Au, Ag, Cu und Pb ausgewählten Stoff enthält, sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh besteht. Bei diesem Gassensorelement tritt keine maßgebliche, betriebsbedingte Verschlechterung der Messgenauigkeit auf.

Claims

Gassensorelement mit einer Messgaskammer, in die ein Messgas aus dem Außenbereich eingeleitet wird, einer Sensorzelle und einer elektrochemischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorzelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende, aktive Elektrode, eine mit der aktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, erste Referenzelektrode sowie eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Konzentration eines spezifischen Gases in der Messgaskammer erfasst werden kann, die elektrochemische Zelle eine der Messgaskammer gegenüberliegende und in Bezug auf das spezifische Gas inaktive Elektrode, eine mit der inaktiven Elektrode ein Elektrodenpaar bildende, zweite Referenzelektrode und eine die beiden Elektroden aufnehmende Festelektrolytscheibe aufweist, und die inaktive Elektrode aus einem Metallmaterial, das zumindest einen aus den Stoffen Au, Ag, Cu und Pb ausgewählten Stoff enthält, sowie aus dem zusätzlichen Metallmaterial Rh besteht.
Gassensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Metallmaterial Rh mit einem Anteil von 0,01 bis 3,0 zusätzlichen Gewichtsprozenten auf der Basis von 100 Gewichtsprozenten des Metallmaterials hinzugefügt wird.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Zelle eine Sauerstoff-Pumpzelle ist, die zum Hineinpumpen von Sauerstoff in die Messgaskammer oder zum Herauspumpen von Sauerstoff aus der Messgaskammer ausgestaltet ist.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Zelle eine Sauerstoff-Überwachungszelle ist, die zur Erfassung der Konzentration von Sauerstoff in der Messgaskammer ausgestaltet ist.
Gassensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial der inaktiven Elektrode außerdem Pt enthält.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial Au enthält.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial Ag enthält.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial Cu enthält.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial Pb enthält.