Sensorelement zur Erfassunq mindestens einer Eiqenschaft eines Messqases in einem Messqasraum

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensorelementen und

Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines

Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des

Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur.

Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte

Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1 . Aufl., 2010, Seiten 160-165, bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband- Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoff konzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff- Verhältnis. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (Zr0 ₂ ),

insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ), d. h. mit Yttriumoxid dotiertes Zirkoniumdioxid, und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al ₂ 0 ₃ ) und/oder Siliziumoxid (Si0 ₂ ) enthalten können.

Üblicherweise weisen derartige Sensorelemente mindestens eine Elektrode auf. Die Elektrode ist aus einem so genannten Cermet hergestellt, d. h. aus einem Verbundwerkstoff aus einem keramischen Werkstoff in einer metallischen Matrix. Entsprechend weist das keramische Material der Elektrode neben dem eigentlichen keramischen Material einen Anteil eines metallischen Materials auf. Das metallische Material ist üblicherweise ein Platinmetall und bevorzugt Platin.

Die DE 198 33 087 A1 beschreibt einen Gassensor, der einen Festelektrolyten mit mindestens einer Messelektrode aufweist. Die Messelektrode ist mit einer elektrisch leitenden Basisschicht und einer weiteren Schicht ausgeführt, wobei die weitere Schicht benachbart zur Basisschicht in den Poren einer porösen Deckschicht galvanisch abgeschieden ist.

Die DE 100 20 082 A1 beschreibt einen elektrochemischen Messfühler mit einem ionenleitenden Festelektrolytkörper und einer darauf angeordneten Elektrode. Die Elektrode weit mindestens zwei Schichten auf, wobei die dem Gasraum zugewandte zweite Schicht im Vergleich zu der dem Festelektrolytkörper zugewandten erste Schicht eine höhere Elektronenleitfähigkeit aufweist.

Die WO 2010/072460 A1 beschreibt eine strukturierte Elektrode für keramische Sensorelemente. Zwischen einer Festelektrolytschicht und einer Elektrode ist eine Zwischenschicht angeordnet.

Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensorelemente für Lambdasonden beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So sind die Elektroden bei dem oben beschriebenen Stand der Technik nicht über die gesamte Lebensdauer des Sensorelements hochleistungsfähig. Hochleitungsfähig in diesem Zusammenhang bedeutet einen großen Stoffumsatz pro Elektrodenfläche (Elektrodenkapazität), hohe

katalytische Aktivität für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen (HC-Oxidation) und die Spaltung von Sauerstoff (02-Spaltung) sowie ein gutes

Niedertemperaturverhalten.

Offenbarung der Erfindung

Es wird daher ein Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welches die Nachteile bekannter Sensorelemente zumindest weitestgehend vermeidet und das insbesondere eine hochleistungsfähige Elektrode über die gesamte Lebensdauer des Sensorelements bereitstellt. Die Elektrode kann eine innere Pumpelektrode (IPE), eine äußere Pumpelektrode (APE), eine innere Referenzgaselektrode (IE) und insbesondere eine äußere Messgaselektrode (AE) sein.

Ein erfindungsgemäßes Sensorelement zur Erfassung mindestens einer

Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zum Nachweis eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst mindestens eine Festelektrolytschicht und mindestens eine die Festelektrolytschicht kontaktierende Elektrode. Die

Elektrode kann dabei die Festelektrolytschicht direkt oder indirekt kontaktieren. Die Elektrode weist mindestens eine erste Schicht, die zumindest teilweise aus einem keramischen Material hergestellt ist, und eine zweite Schicht, die zumindest teilweise aus einem keramischen Material hergestellt ist, auf. Die erste Schicht ist der Festelektrolytschicht abgewandt. Die zweite Schicht ist der Festelektrolytschicht zugewandt. Das keramische Material der ersten Schicht und das keramische Material der zweiten Schicht weisen yttriumdotiertes

Zirkoniumdioxid, insbesondere yttriumoxiddotiertes Zirkoniumdioxid, auf. Das keramische Material der ersten Schicht weist eine höhere Yttriumdotierung als das keramische Material der zweiten Schicht auf. Die erste Schicht weist eine höhere Porosität als die zweite Schicht auf. Das keramische Material der ersten Schicht kann eine Yttriumoxiddotierung von 8,0 mol-% bis 1 1 ,5 mol-% aufweisen. Das keramische Material der zweiten Schicht kann eine Yttriumoxiddotierung von 3,5 mol-% bis 6,5 mol-% aufweisen, beispielsweise 5,5 mol-%. Die erste Schicht kann eine Porosität von 10 Vol.-% bis 40 Vol.-% aufweisen. Die zweite Schicht kann eine Porosität von 0 Vol.-% bis 8 Vol.-% aufweisen. Die erste Schicht kann dicker als die zweite Schicht sein. Das Verhältnis einer Schicht-dicke der ersten Schicht zu einer Schichtdicke der zweiten Schicht kann von 1 ,25 bis 50 sein. Die erste Schicht weist eine

Schichtdicke von 5,0 μηι bis 25,0 μηι auf. Die zweite Schicht kann eine

Schichtdicke von 0,5 μηι bis 4,0 μηι aufweisen. Das keramische Material der ersten Schicht kann weiterhin einen Anteil mindestens eines platinmetallischen Materials aufweisen. Das keramische Material der zweiten Schicht kann weiterhin einen Anteil eines einzigen platinmetallischen Materials aufweisen. Das platinmetallische Material des keramischen Materials der ersten Schicht kann mindestens Platin und Rhodium aufweisen. Das platinmetallische Material des keramischen Materials der zweiten Schicht weist ausschließlich Platin auf. Der Anteil an Platin in dem platinmetallischen Material des keramischen

Materials der zweiten Schicht kann mindestens 99,0 Gew.-%, bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-% und noch bevorzugter 99,9 Gew.-% sein. Dabei wird ein Wert von besonders bevorzugt 100 Gew.-% angestrebt. Der Anteil an Rhodium in dem platinmetallischen Material des keramischen Materials der ersten Schicht kann von 1 ,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% sein. Das keramische Material der ersten Schicht kann feinkörnig sein. Das keramische Material der zweiten Schicht kann eine Mischung aus feinkörnig und grobkörnig sein. Ein Anteil des yttriumdotierten Zirkoniumdioxids in dem keramischen Material der ersten Schicht kann von 2,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% und bevorzugt von 4,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% sein. Ein Anteil des yttriumdotierten Zirkoniumdioxids in dem keramischen Material der zweiten Schicht kann von 10,0 Gew.-% bis 18,0 Gew.-% und bevorzugt von 10,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-% sein.

Unter einem Festelektrolyten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften, zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Braunling, die erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten werden.

Unter einer Porosität ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Stoffes oder Stoffgemisches zu verstehen.

Unter einem platinmetallischen Material ist ein Material zu verstehen, das ein Platinmetall aufweist, d. h. ein Metall der Elemente der Gruppen VIII bis X der fünften Periode und der sechsten Periode des Periodensystems der Elemente. Diese umfassen insbesondere Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin.

Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gegenstand oder Körper aus einer einheitlichen Masse in einer flächenhaften Erstreckung mit einer bestimmten Höhe oder Schichtdicke zu verstehen, der auf, unter, zwischen oder über anderen Gegenständen angeordnet sein kann.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, leistungsfähige Elektroden von Abgassensoren mit möglichst geringen Mengen an eingesetztem Platin aufzubauen. Die Platin-Cermet-Elektroden werden dabei üblicherweise in einem Siebdruckverfahren auf einen keramischen Träger aufgebracht und weisen eine typische Schichtdicke von 5 μηι bis 25 μηι nach dem Sintern auf. Alternativ kann insbesondere die zweite, direkt mit dem Festelektrolyten in Verbindung stehende Elektrodenschicht auch über ein Verdampfungsverfahren oder mittels

Tintendruck /Spinning, d.h. mit einer im Vergleich zu Siebdruckpasten dünnflüssigen, niederviskosen Suspension oder„Tinte", oder als Metalldampf aufgebracht sein. Die Leistungsfähigkeit ist dabei als Elektrodenaktivität, insbesondere die katalytische Aktivität, und maximal möglicher Stoffumsatz pro Flächeneinheit der Elektrode definiert. Eine derartige Elektrode hat zwei Teilaufgaben zu erfüllen, die teilweise gegenläufige Anforderungen an die Materialzusammensetzung, Struktur (d. h. Porosität und Dichte) und das

Sinterverhalten des Cermets stellen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Elektrode aus mindestens zwei Schichten auszubilden, die im Hinblick auf ihre jeweilige Aufgabe optimiert sind. So hat beispielsweise die dem Messgasraum zugewandte erste Schicht die Aufgabe, die Anbindung an den Gasraum zu

realisieren, für einen maximalen Stoffaustausch zwischen der Metalloberfläche und dem Messgas zu sorgen sowie für eine maximale katalytische Aktivität.

Dabei sind die Materialanforderungen in Form einer hohen Porosität, eines nanoskaligen Platins, einer zerklüfteten Oberfläche, einer maximalen Anzahl an Tripelpunkten bzw. reaktiven Zentren pro Volumeneinheit des Cermets sowie die Strukturierung mit makroskopischen Hohlräumen und von feinverteiltem YSZ oder ScSZ für eine maximierte Sauerstoffionenleitfähigkeit mit hoher molarer

Yttriumoxiddotierung zu erfüllen. Die der Festelektrolytschicht zugewandte zweite Schicht hat die Aufgabe der Anbindung an die Festelektrolytschicht. So muss beispielsweise eine Anbindung an die Nernstzelle mit einer Trägerkeramik aus YSZ mit niedriger Yttriumoxiddotierung erfolgen. Die Materialanforderungen sind dabei eine gute mechanische Anbindung, ein optimierter Stoffschluss, eine

Haftung durch mechanische Verzahnung und durch einen hohen Anteil an YSZ mit der gleichen Zusammensetzung wie das Trägermaterial, eine Ansinterung, eventuell mit Sinterhilfsmitteln, sowie eine hohe Dichte, geringe Porosität, keine Hohlräume, niedriger Durchgangswiderstand für Ladungsträger, wie

beispielsweise Elektronen oder Sauerstoffionen, und eine gute

Niedertemperaturleitfähigkeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelements und Figur 2 eine Querschnittsansicht des Sensorelements. Ausführungsformen der Erfindung Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Sensorelements 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in Figur 1 dargestellte Sensorelement 10 kann zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Messgases verwendet werden, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, beispielsweise Stickoxide,

Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer

Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Messgas insbesondere um ein Abgas.

Das Sensorelement 10 als exemplarischer Bestandteil einer planaren Lambdasonde weist mindestens eine erste Festelektrolytschicht 12 auf. Bei der Festelektrolytschicht 12 kann es sich insbesondere um eine keramische Festelektrolytschicht 12 handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid und/oder scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid, die geringe Zusätze an Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid enthalten können. Das Sensorelement 10 weist beispielsweise weiterhin eine zweite Festelektrolytschicht 14 auf. Auf einer der ersten

Festelektrolytschicht 12 zugewandten Oberseite 16 der zweiten Festelektrolytschicht 14 ist beispielsweise ein zwischen zwei Isolationsschichten 18 eingebettetes

Heizelement 20 angeordnet.

Das Sensorelement 10 weist weiterhin mindestens eine Elektrode 22 auf.

Beispielsweise weist das Sensorelement 10 eine erste Elektrode 22 auf, die auf einer dem Messgasraum zugewandten Oberseite 24 der ersten Festelektrolytschicht 12 angeordnet ist, sowie eine zweite Elektrode 26, die in einem der zweiten

Festelektrolytschicht 14 zugewandten Referenzgasraum 28 angeordnet ist. Die dem Messgasraum zugewandte erste Elektrode 22, die erste Festelektrolytschicht 12 sowie die zweite Elektrode 26 bilden beispielsweise eine so genannte Nernstzelle.

Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Genauer sind in Figur 2 die erste Festelektrolytschicht 12 sowie die erste Elektrode 22 zu erkennen. Die erste

Elektrode 22 ist beispielsweise eine äußere Messgaselektrode. Beispielhaft wird der erfindungsgemäße Aufbau einer Elektrode 22 anhand der ersten Elektrode 22 beschrieben. Es wird explizit betont, dass die zweite Elektrode 26 identisch aufgebaut sein kann. Die zweite Elektrode 26 ist beispielsweise eine innere Messgaselektrode. Die erste Elektrode 22 kontaktiert die erste Festelektrolytschicht 12. Die erste

Elektrode 22 weist eine erste Schicht 30, die zumindest teilweise aus einem

keramischen Material hergestellt ist, und eine zweite Schicht 32, die zumindest teilweise aus einem keramischen Material hergestellt ist, auf. Die erste Schicht 30 ist der Festelektrolytschicht 12 abgewandt. Somit ist die erste Schicht 30 dem

Messgasraum zugewandt. Die zweite Schicht 32 ist der Festelektrolytschicht 12 zugewandt. Das keramische Material der ersten Schicht 30 und das keramische Material der zweiten Schicht 32 weisen yttriumdotiertes Zirkoniumdioxid auf. Das keramische Material der ersten Schicht 30 und das keramische Material der zweiten Schicht 32 weisen beispielsweise yttriumoxiddotiertes Zirkoniumdioxid auf. Das keramische Material der ersten Schicht 30 weist dabei eine höhere Yttriumdotierung als das keramische Material der zweiten Schicht 32 auf. Beispielsweise weist das keramische Material der ersten Schicht 30 eine Yttriumoxiddotierung von 8,0 mol-% bis 1 1 ,5 mol-% auf, beispielsweise 9,5 mol-%, wohingegen das keramische Material der zweiten Schicht 32 eine Yttriumoxiddotierung von 3,5 mol-% bis 6,5 mol-% aufweist, beispielsweise 5,5 mol-%. Der höhere Anteil der Yttriumoxiddotierung in dem keramischen Material der ersten Schicht 30 sorgt für eine Maximierung der Elektronen- und Sauerstoffionenleitfähigkeit. Dahingegen sorgt der niedrigere Anteil an

Yttriumoxiddotierung in dem keramischen Material der zweiten Schicht 32 für ein verbessertes Festigkeits- und Sinterungsverhalten. Des Weiteren weist die erste Schicht 30 eine höhere Porosität auf als die zweite Schicht 32. Beispielsweise weist die erste Schicht 30 eine Porosität von 10 Vol.-% bis 40 Vol.-% auf, beispielsweise 25 Vol.- %, wohingegen die zweite Schicht 32 eine Porosität von 0 Vol.-% bis 8 Vol.-% aufweist, beispielsweise 2 Vol.-%.Die höhere Porosität der ersten Schicht 30 sorgt für eine vergrößerte Oberfläche zur Maximierung eines Gasaustauschs, wohingegen die niedrigere Porosität der zweiten Schicht 32 für eine hohe Materialdichte sorgt, die eine verbesserte Anbindung an die Festelektrolytschicht 12 bewirkt.

Auch wenn es in Figur 2 nicht explizit dargestellt ist, so ist die erste Schicht 30 dicker als die zweite Schicht 32. Ein Verhältnis einer Schichtdicke der ersten Schicht 30 zu einer Schichtdicke der zweiten Schicht 32 ist von 1 ,25 bis 50, beispielsweise 49.

Genauer weist die erste Schicht eine Schichtdicke von 5,0 μηι bis 25,0 μηι auf, beispielsweise 24,5 μηι, wohingegen die zweite Schicht eine Schichtdicke von 0,5 μηι bis 4,0 μηι aufweist, beispielsweise 0,5 μηι. Die größere Schichtdicke der ersten Schicht 30 lässt sich beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren unter eventueller Zuhilfenahme von Porenbildnern realisieren. Dahingegen kann die dünnere zweite Schicht 32 mittels eines Dünnschichtaufbringverfahrens aufgebracht werden, wie beispielsweise Aufdampfen, Sputtern, Suspensionsbeschichten oder dergleichen.

Sowohl die erste Schicht 30 als auch die zweite Schicht 32 kann aus einem Cermet hergestellt sein, d. h. das keramische Material weist jeweils ein eigentliches

keramisches Material sowie einen Teilzuschlag bzw. einen Anteil eines

platinmetallischen Materials auf. Optional weist das keramische Material der zweiten Schicht 32 einen Anteil eines einzigen platinmetallischen Materials auf. Mit anderen Worten umfasst der metallische Anteil des Cermets des keramischen Materials der zweiten Schicht 32 ausschließlich ein einziges Element der Platinmetallgruppe, beispielsweise Platin. Dahingegen kann das platinmetallische Material des

keramischen Materials der ersten Schicht 30 mindestens Platin und Rhodium aufweisen. Der Anteil an Platin in dem platinmetallischen Material des keramischen Materials der zweiten Schicht 32 kann mindestens 99,0 Gew.-%, bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-% und noch bevorzugter 99,9 Gew.-% sein. Angestrebt wird dabei ein Wert von 100 Gew.-%. So kann beispielsweise der Anteil an Rhodium in dem

platinmetallischen Material des keramischen Materials der ersten Schicht 30 von 1 ,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% sein, beispielsweise 3,0 Gew.-%. Bevorzugt ist dabei der Einsatz eines feinkörnigen Rhodiumpulvers. Genauer wird allgemein bevorzugt, dass das keramische Material der ersten Schicht 30 feinkörnig ist und das keramische Material der zweiten Schicht 32 eine Mischung aus feinkörnig und grobkörnig ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Ausdrücke„feinkörnig" und „grobkörnig" auf die Partikelgröße des zur Herstellung verwendeten Pulvers, wobei hier noch einmal zwischen Primärpartikeln und agglomerierten Partikeln unterschieden werden kann sowie der spez. Oberfläche, der in der Zubereitung, wie beispielsweise Paste, Suspension, Tinte und dergleichen, verwendete Keramikpulver. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lässt sich ein feinkörniges keramisches Pulver mittels eines Durchmessers D10 von nicht mehr als 0,20 μηι, eines Durchmessers D50 von 0,20 μηι bis 0,50 μηι, eines Durchmessers D90 von 0,50μηι bis Ι Ο,Ομηι sowie einer

spezifischen Oberfläche nach BET von 10 m ² /g bis 50 m ² /g charakterisieren.

Dahingegen lässt sich grobkörniges keramisches Pulver mittels eines Durchmessers

D10 von 50 μηι bis 200 μηι, eines Durchmessers D50 von 200 μηι bis 500 μηι, eines Durchmessers D90 von mehr als 500, Ομηι sowie einer spezifischen Oberfläche nach BET von 0,1 m ² /g bis 2,0 m ² /g charakterisieren. Die beim Sintern gebildeten Platin-Rhodium-Phasen verhindern sehr effektiv das

Zusammensintern von Platinpartikeln zu größeren Kristalliten und somit die Abnahme der aktiven Oberfläche über die Lebensdauer. Auch der Austrag von Platin durch Verdampfung wird vermindert. Dahingegen ist die zweite Schicht 32 ohne Zusatz von Rhodium ausgebildet, da dies eine Sinterträgheit und somit eine schlechtere mechanische elektrische Anbindung an die Festelektrolytschicht 12 bedingt durch einen hohen Schmelzpunkt und das Oxidationsfenster von Rhodium Platin-Rhodium- Phasen verringert. Da erfindungsgemäß optional vorgeschlagen wird, auf den Einsatz von Rhodium in der zweiten Schicht 32 zu verzichten, wird die mechanische

Anbindung der zweiten Schicht 32 an die Festelektrolytschicht 12 verbessert.

Weiterhin kann optional ein Anteil des yttriumdotierten Zirkoniumdioxids in dem keramischen Material der ersten Schicht 30 von 2,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% und bevorzugt von 4,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% sein, beispielsweise 6,0 Gew.-%,

Dahingegen kann ein Anteil des yttriumdotierten Zirkoniumdioxids in dem keramischen Material der zweiten Schicht 32 von 10,0 Gew.-% bis 18,0 Gew.-% und bevorzugt von

12,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-% sein, beispielsweise 14,0 Gew.-%. Durch einen geringen Anteil an yttriumdotierten Zirkoniumdioxid bei der ersten Schicht 30 wird eine poröse offene Struktur mit einer großen inneren Oberfläche realisiert. Durch den Einsatz eines grobkörnigen Platins in Verbindung mit einem hohen Anteil an yttriumdotierten Zirkoniumdioxid bei der zweiten Schicht 32 wird eine dichte, gut mit der Festelektrolytschicht 12 versinterte Schicht realisiert.