Thermoelektrischer Kohlenwasserstoffsensor in Dickschichttechnik zur On-Board-Diagnose eines Diesel-Oxidations-Katalysators

Abstract:
Zur On-Board-Diagnose eines Diesel-Oxidations-Katalysators können Kohlenwasserstoffsensoren eingesetzt werden. Ein möglicher Sensortyp nutzt das thermoelektrische Prinzip. Dabei wird eine Thermospannung, die zwischen zwei unterschiedlichen Materialien A und B, die in Dickschichttechnik auf einem isolierenden Substrat aufgebracht werden, entsteht als Messgröße genutzt. Eine Kontaktstelle der beiden Materialien wird mit einer inerten Schicht und die andere Kontaktstelle mit einer katalytisch hochaktiven Schicht bedruckt. Aufgrund der Temperaturerhöhung durch die Oxidation von Kohlenwasserstoffen an der katalytisch aktiven Schicht entsteht eine Thermospannung zwischen den beiden Kontaktstellen. Der Betrag der Thermospannung kann durch Aneinanderreihung mehrerer Thermoelementpaare zum sog. „Thermopile“ erhöht werden. Aufgrund der hohen Einsatztemperaturen und der rauen Abgasatmosphäre werden in dieser Arbeit die Edelmetalle Gold und Platin für die Materialien A und B gewählt. Die katalytisch aktive Schicht besteht aus einem porösen Al2O3, welches mit 1 wt% Pt versetzt wird. Zusätzlich wird das Sensorelement auf der Rückseite mit einem Platinheizer ausgestattet, so dass eine konstante Sensorbetriebstemperatur von bis zu 650 °C eingestellt werden kann.