Untersuchungen zum Aufbau und zur Funktion von Stickoxidsensoren auf Festkörperelektrolytbasis

Stickoxide spielen in nahezu allen Bereichen des alltäglichen Lebens eine Rolle. Im menschlichen Körper, in der Technik, als auch in der Umwelt ist dieses Gas mit seinen Reaktionen von großer Bedeutung. Die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet hat in den letzten Jahren sehr stark zugenommen, jedoch existieren kaum Messtechniken, um Stickoxide eindeutig und zuverlässig zu detektieren. Besonders für schwer zugängliche Bereiche sind die heutigen Standardmessverfahren ungeeignet und es sind sehr kleine, hochgenaue Messgeräte erforderlich. Die Festkörpersensorik bietet für diese Anwendungsbereiche erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen Messverfahren. Auf dieser Grundlage wird die Entwicklung eines Stickoxidsensors nach dem Design der Festkörpersensoren des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik der Technischen Universität Dresden begonnen. Die Katalysatoren Zinkeisenoxid, Wolframoxid und Nitrat mit zusätzlichen Additiven werden als Elektrodenwerkstoff verarbeitet und auf ihre Aktivität gegenüber Stickstoffmonoxid getestet. Des Weiteren wird ein neu entwickelter Nitratelektrolyt auf seine chemischen und thermodynamischen Eigenschaften untersucht und als Ionenleiter eingesetzt. Bei diesem Elektrolyt ist eine Optimierung zwischen Betriebstemperatur und angelegter Spannung zur Gewährleistung der Langzeitstabilität erforderlich. Bei allen hergestellten und untersuchten Festkörperelektrolytsensoren werden die Parameter Sensitivität, Selektivität und Stabilität gegenüber gestellt und miteinander verglichen. Der Sensoraufbau mit Nitrationenleiter zeigt dabei eine ausgezeichnete Empfindlichkeit auf Stickoxide mit sehr geringen Querempfindlichkeiten für andere Gase.