Im Verlauf der letzten fünf Jahrzehnte wurden zahlreiche Technologien zur Sauerstoffmessung entwickelt. Dabei haben sich Zirkonium-Festkörpersensoren und elektrochemische Prinzipien als besonders erfolgreich herausgestellt. Die Verwendung von ionenaustauschender Zirkoniumkeramik ermöglicht die Messung von Sauerstoffkonzentrationen in einem breiten Spektrum, das von extrem niedrigen Werten bis zu 100 % Volumen reicht. Diese Technologie hat in verschiedenen Branchen zahlreiche erfolgreiche Anwendungen gefunden, darunter die Optimierung von Kraftstoff-Luft-Gemischen für Antriebssysteme, die präzise Sauerstoffzufuhr in medizinischen Geräten sowie die Schaffung kontrollierter Umgebungen in Verpackungen.
Verbesserter Ansatz zur Messung von Sauerstoffpartialdruck mit Zirkoniumoxid
Angst+Pfister Sensors and Power (APSP) hat in den letzten 35 Jahren wegweisende Entwicklungen in der Sauerstoffsensorik mit erhitztem Zirkoniumoxid vorangetrieben. Dabei wurden zwei verschiedene Ansätze verfolgt. Der erste Ansatz nutzt ein hohes elektrisches Feld, um Ladungen zu trennen und einen Stromfluss zu erzeugen. Der zweite Ansatz hingegen vergleicht den Sauerstoffpartialdruck zwischen isolierten Elektroden. Durch diese innovativen Lösungen können präzise Messungen der Sauerstoffkonzentration in verschiedenen Anwendungen durchgeführt werden, was eine Optimierung von Prozessen in verschiedenen Branchen ermöglicht.
In den kommenden Abschnitten wird der erste Ansatz zur Sauerstoffmessung genauer betrachtet, bei dem der Stromfluss eine entscheidende Rolle spielt. Dabei werden die Stärken dieses Ansatzes beleuchtet und Anwendungsfälle aufgezeigt, die einen erheblichen Mehrwert für verschiedene Prozesse bieten und das Wertversprechen für Kunden von Angst+Pfister Sensors and Power (APSP) stärken. Dieser Ansatz wird als FCX-amperometrisches Prinzip der Sauerstoffsensorik bezeichnet. Alle APSP-Produkte, die mit diesem Ansatz in Verbindung stehen, tragen den Zusatz „FCX-“ im Produktnamen.
Vereinfachte Erklärung: Das Messprinzip der amperometrischen Sauerstoffsensorik verständlich erklärt
Die amperometrische Sauerstoffsensorik ermöglicht eine zuverlässige und präzise Messung der Sauerstoffkonzentration mittels erhitztem Zirkonium. Durch die Anwendung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden wird ein Stromfluss erzeugt, der durch die Temperatur der Zirkoniumscheibe und den Sauerstoffpartialdruck variiert. Durch die gezielte Begrenzung des Gasflusses kann die Sauerstoffzufuhr präzise gesteuert werden. Diese Technologie bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Bereichen wie der Kraftstoffoptimierung, der medizinischen Gerätetechnik und der Verpackungsindustrie.
Der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor arbeitet mit einer erhitzten Zirkoniumscheibe und zwei Elektroden, um die Sauerstoffkonzentration in einer gasförmigen Umgebung zu messen. Dabei wird ein Stromfluss erzeugt, der mit der angelegten Spannung ansteigt. Dieser Stromfluss resultiert aus der Temperatur der Scheibe und der Anwesenheit von Sauerstoff. Um die Elektronen zwischen dem erhitzten Zirkonium und der Platin-Elektrode freizusetzen, muss die Scheibe auf eine Temperatur von mindestens 350 °C erhitzt werden. Diese Messmethode ermöglicht eine präzise und zuverlässige Messung der Sauerstoffkonzentration.
Der Stromkreislauf im Sauerstoffsensor ist nicht von der Sauerstoffkonzentration in der Umgebung abhängig. Die transparente Elektrode ermöglicht die Erfassung von Sauerstoffmolekülen und bietet genügend Auffangstellen. Abbildung 2 zeigt ein anschauliches Beispiel einer „transparenten“ Elektrode mit einer platinhaltigen Struktur, die offene Oberflächenstellen mit Korngrenzen von 2-5 Mikrometern aufweist.
Um den Stromfluss zwischen den Elektroden auf der erhitzten Zirkoniumscheibe zu beeinflussen, wird eine strategische Einschränkung des Gasflusses auf einer Seite der Scheibe vorgenommen. Dies erfolgt durch das Anbringen einer Kappe mit einem mikrometergroßen Bohrloch, welches den Gasfluss auf eine der Elektroden begrenzt. Durch diese Maßnahme wird der Sauerstoffpartialdruck der verschiedenen Gaselemente selektiv aufrechterhalten. Der modulierte Stromfluss ermöglicht eine präzise Messung der Sauerstoffkonzentration.
Der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor von APSP ist eine zuverlässige Lösung für die genaue Messung der Sauerstoffkonzentration. Mit seinen vier verschiedenen Messbereichen von 0-1000 ppm bis 0-95 Vol% O2 bietet der Sensor eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten. Er wird häufig in Sauerstoffkonzentratoren, Beatmungsgeräten, Inkubatoren und Sauerstofftherapiegeräten eingesetzt, um eine präzise Überwachung und Steuerung des Sauerstoffgehalts zu ermöglichen. Die hochwertige Technologie und Messgenauigkeit des FCX-amperometrischen Sauerstoffsensors stellen sicher, dass Kunden in verschiedenen Branchen von verbesserten Prozessen profitieren.
Verbesserung von Prozessen in verschiedenen Branchen mit FCX-amperometrischem Sauerstoffsensor
Das FCX-amperometrische Prinzip der Sauerstoffsensorik ermöglicht eine präzise und zuverlässige Messung der Sauerstoffkonzentration in verschiedenen Anwendungsbereichen. Es findet Anwendung in der genauen Steuerung von Kraftstoff-Luft-Gemischen, der präzisen Sauerstoffzufuhr in medizinischen Geräten und der Erstellung kontrollierter Umgebungen in Verpackungen. Mit verschiedenen Messbereichen bietet der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und trägt zur Verbesserung von Prozessen in verschiedenen Branchen bei. Kunden profitieren von den zuverlässigen und leistungsstarken Lösungen von Angst+Pfister Sensors and Power (APSP), die einen signifikanten Mehrwert bieten.
