Teledyne 3000TA-XL - Trace oxygen analyzer - Handbuch (Seite 18)

Modell 3000TA-XL Theoretische Grundlagen
2-2
    2000 Bernt GmbH, Düsseldorf / München
Bild 2-2 zeigt einen Querschnitt durch die "Micro-Fuel" - Meßzelle. Im folgenden Abschnitt werden
die inneren Bestandteile näher beschrieben.
Bild 2-2: Querschnitt durch eine "Micro-Fuel" - Meßzelle
Am oberen Ende der Zelle befindet sich eine Diffusionsmembran aus Teflon mit präziser,
gleichmäßiger Dicke. Unter der Diffusionsmembran liegt das sauerstoffempfindliche Element - die
Kathode- mit einer Oberfläche von fast 4 cm
2
. Die Kathode ist mit einem chemisch inaktiven Metall
beschichtet und vielfach perforiert, um eine hinreichende Benetzung der Membranoberseite mit
Elektrolyt sicherzustellen.
Die Anode befindet sich unterhalb der Kathode und besteht aus Blei. Durch die besondere
konstruktive Auslegung der Anode steht ein Maximum an Metall für die chemische Reaktion zur
Verfügung.
Am hinteren Ende der Zelle, direkt unter der Anodenstruktur, befindet sich eine flexible Membran
zum Ausgleich der inneren Volumenschwankungen während der Lebensdauer der Zelle. Diese
Flexibilität stellt sicher, daß die Sensormembran in der richtigen Position - und damit das elektrische
Ausgangssignal konstant bleibt.
Der komplette Raum zwischen der Diffusionsmembran über der Kathode und der rückwärtigen
flexiblen Membran unter der Anode ist mit Elektrolyt gefüllt. Kathode und Anode tauchen in diesen
gemeinsamen Behälter ein. Sie sind über eine Leitung mit je einem der externen Kontaktringe auf
der Kontaktplatte am Boden der Zelle verbunden.
2.2.3 Elektrochemische Reaktionen
Das Meßgas diffundiert durch die Teflonmembran. Jeglicher Sauerstoff im Meßgas wird an der
Kathodenoberfläche nach folgender HALBREAKTION reduziert:
O
2
+ 2H
2
O + 4e
- " 4OH -
(Vier Elektronen, zusammen mit einem Sauerstoffmolekül, produzieren mit H
2
O aus dem Elektrolyt vier Hydroxyl-Ionen)
Wenn der Sauerstoff an der Kathode reduziert wird, wird gleichzeitig das Blei an der Anode durch
folgende HALBREAKTION oxidiert:
2Pb + 4OH
- " 2PbO + 2H
2
O + 4e
-
(Zwei Elektronen werden pro oxydiertem Bleiatom verschoben. Daher werden zwei derartige Reaktionen benötigt, um das
Gleichgewicht herzustellen und vier Elektronen zu verschieben)