Teledyne 3000TA-XL - Trace oxygen analyzer - Handbuch (Seite 17)

Modell 3000TA-XL Theoretische Grundlagen
    2000 Bernt GmbH, Düsseldorf / München 2-1
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Einleitung
Der Analysator besteht aus drei Einzelsystemen:
1. “Micro-Fuel”-Meßzelle
2. Probennahmesystem
3. Elektronische Signalverarbeitung, Anzeige und Steuerung
Das Probennahmesystem hat die Aufgabe, das Meßgas aufzunehmen und durch den Analysator zu
leiten, ohne daß die Probe vor dem Erreichen der Meßzelle kontaminiert oder verändert wird. Die
“Micro-Fuel”-Meßzelle ist ein elektrochemisches, galvanisches Element, das den Sauerstoffanteil im
Meßgas in eine elektrische Stromstärke umsetzt. Die elektronische Signalverarbeitung, Anzeige und
Systemkontrolle vereinfacht die Bedienung des Analysators und verarbeitet die gesammelten Daten
mit höchster Genauigkeit. Ein Mikroprozessor steuert die gesamte Signalverarbeitung, die Ein-
/Ausgabefunktionen und die Anzeige des Analysators.
2.2 Die “Micro-Fuel”-Meßzelle
2.2.1 Funktionsprinzip
Der im Modell 3000TA-XL verwendete Sauerstoffsensor ist eine “Micro-Fuel”-Meßzelle, die von
Teledyne Analytical Instruments entwickelt wurde. Es handelt sich dabei um einen versiegelten
elektrochemischen Sensor im Kunststoff-Einweggehäuse.
Die aktiven Bestandteile der "Micro-Fuel" - Meßzelle sind eine Kathode, eine Anode und eine
wäßrige 15%-ige KOH-Lösung als Elektrolyt, in die beide Elektroden eintauchen. Die Zelle wandelt
die Energie einer chemischen Reaktion um in einen elektrischen Strom. Sie verhält sich also ähnlich
wie eine Batterie.
Es besteht allerdings ein entscheidender Unterschied zwischen einer Batterie und dieser
elektrochemischen Meßzelle: In einer Batterie sind alle an der Reaktion beteiligten Stoffe enthalten;
in der elektrochemischen Meßzelle hingegen kommt ein Reagent - der Sauerstoff - als ein
Bestandteil des Probengases von außerhalb der Zelle hinzu. Auf diese Weise ist die "Micro-Fuel" -
Meßzelle ein Mittelding aus einer Batterie und einer reinen Brennstoffzelle. Bei einer reinen
Brennstoffzelle sind alle Reagenten extern gelagert.
2.2.2 Aufbau einer "Micro-Fuel" - Meßzelle
Die "Micro-Fuel" - Meßzelle ist ein Zylinder von nur 3,1 cm (1 ¼”) Durchmesser und 3,1cm (1¼”)
Höhe. Sie besteht aus einem höchst inerten Kunststoff, der ohne Schwierigkeiten in nahezu jeder
Umgebung und in jeder Art von Probengasstrom eingesetzt werden kann. Sie ist sehr gut versiegelt,
wobei eine Seite für den Sauerstoff des Probengases durchlässig ist. Auf der anderen Seite der Zelle
befindet sich eine Kontaktplatte mit zwei konzentrischen Kontaktringen. Die Ringe erhalten über
federnde Kontakte im Sensorblock des Analysators elektrischen Anschluß zu der Geräteelektronik.
Bild 2-1: “Micro-Fuel”-Meßzelle