Im Laufe der letzten fünf Jahrzehnte sind viele verschiedene Technologien zur Messung von Sauerstoff entwickelt worden. Dabei haben sich Zirkonium-Festkörpersensoren und elektrochemische Prinzipien als äußerst erfolgreich erwiesen. Die Verwendung von ionenaustauschender Zirkoniumkeramik ermöglicht es, Sauerstoffkonzentrationen in einem breiten Spektrum von ultraniedrigen Werten bis zu 100 % Volumen genau zu messen. Diese Technologie hat in zahlreichen Branchen erfolgreich Anwendung gefunden, zum Beispiel bei der Optimierung von Kraftstoff-Luft-Gemischen für Antriebssysteme, der präzisen Sauerstoffzufuhr in medizinischen Geräten und der Schaffung kontrollierter Umgebungen in Verpackungen verschiedener Produkte.
Dynamischerer Ansatz zur Sauerstoffmessung mit erhitztem Zirkoniumoxid entwickelt
Durch die kontinuierliche Forschung und Entwicklung von Angst+Pfister Sensors and Power (APSP) in den letzten 35 Jahren wurden Sauerstoffsensorlösungen mit erhitztem Zirkoniumoxid entwickelt, die auf zwei verschiedenen Ansätzen basieren. 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. Diese fortschrittlichen Lösungen ermöglichen eine präzise Messung der Sauerstoffkonzentration und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Medizin und der Verpackungsindustrie.
Im folgenden Abschnitt wird der erste Ansatz zur Sauerstoffmessung genauer betrachtet, bei dem Stromfluss eine zentrale Rolle spielt. Dabei werden die Stärken dieses Ansatzes erläutert und Anwendungsfälle aufgezeigt, die einen bedeutenden Mehrwert für verschiedene Prozesse bieten und das Wertversprechen für Kunden von Angst+Pfister Sensors and Power (APSP) unterstreichen. Dieser Ansatz wird als FCX-amperometrisches Prinzip der Sauerstoffsensorik bezeichnet. Alle APSP-Produkte, die auf diesem Ansatz basieren, sind durch den Zusatz „FCX-“ im Produktnamen gekennzeichnet.
Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: Die Technologie der amperometrischen Sauerstoffsensorik im Fokus
Die amperometrische Sauerstoffsensorik nutzt erhitztes Zirkonium zur Messung der Sauerstoffkonzentration. Durch die Anwendung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden wird ein Stromfluss erzeugt, der durch die Temperatur der Zirkoniumscheibe und den Sauerstoffpartialdruck beeinflusst wird. Durch die kontrollierte Begrenzung des Gasflusses kann die Sauerstoffzufuhr präzise gesteuert werden. Diese Technologie findet Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Optimierung von Kraftstoff-Luft-Gemischen, der medizinischen Gerätetechnik und der Verpackungsindustrie.
Der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor basiert auf einer erhitzten Zirkoniumscheibe mit zwei Elektroden, die in einer sauerstoffhaltigen Umgebung verwendet wird. Durch die Temperatur der Scheibe und den Sauerstoff entsteht ein Stromfluss, der mit der angelegten Spannung ansteigt. Um die Elektronen zwischen dem erhitzten Zirkonium und der Platin-Elektrode freizusetzen, muss die Scheibe auf mindestens 350 °C erhitzt werden. Dieses Messprinzip ermöglicht eine genaue und präzise Messung der Sauerstoffkonzentration.
Der Strom, der im Sauerstoffsensor fließt, wird unabhängig von der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration erzeugt. Um genügend Auffangstellen für Sauerstoffmoleküle zu bieten, muss die Elektrode transparent sein. In Abbildung 2 ist ein Beispiel für eine solche „transparente“ Elektrode mit einer platinhaltigen Struktur dargestellt. Diese Struktur hat offene Oberflächenstellen mit Korngrenzen von 2-5 Mikrometern.
Durch eine strategische Einschränkung des Gasflusses auf einer Seite der erhitzten Zirkoniumscheibe wird der Stromfluss zwischen den Elektroden moduliert. Dies wird durch das Anbringen einer Kappe mit einem mikrometergroßen Bohrloch erreicht, welches den Gasfluss auf eine der Elektroden begrenzt. Dabei wird der Sauerstoffpartialdruck der verschiedenen Gaselemente selektiv aufrechterhalten. Durch den modulierten Stromfluss ist eine genaue Messung der Sauerstoffkonzentration möglich.
Der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor von APSP bietet eine zuverlässige Lösung für die Messung der Sauerstoffkonzentration. Mit vier verschiedenen Messbereichen steht der Sensor für eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten zur Verfügung. Er wird häufig in Sauerstoffkonzentratoren, Beatmungsgeräten, Inkubatoren und Sauerstofftherapiegeräten eingesetzt, um eine präzise Steuerung des Sauerstoffgehalts zu ermöglichen. Dank seiner hochwertigen Technologie und Messgenauigkeit trägt der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor dazu bei, die Prozesse in verschiedenen Branchen zu verbessern und den Kunden einen signifikanten Nutzen zu bieten.
Kontrollierte Umgebungen dank FCX-amperometrischem Sauerstoffsensor in Verpackungen
Durch das FCX-amperometrische Prinzip der Sauerstoffsensorik ist eine präzise und zuverlässige Messung der Sauerstoffkonzentration in verschiedenen Anwendungsbereichen möglich. Die Technologie wird erfolgreich zur Steuerung von Kraftstoff-Luft-Gemischen, zur präzisen Sauerstoffzufuhr in medizinischen Geräten und zur Erstellung kontrollierter Umgebungen in Verpackungen eingesetzt. Dank verschiedener Messbereiche bietet der FCX-amperometrische Sauerstoffsensor eine Vielzahl von 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).
