CN103630595A - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

在电化学式气体传感器（1）中，承载基片（2）包括下侧（3）和上侧（4），其中带有电解质层（6）的电极结构（20）布置于上侧（4）上，而样气的进气口构造于下侧（3）上。本发明提出，在承载基片（2）中构造由多孔性材料制成的部分（7），从而多孔性材料中的扩散孔使下侧（3）与上侧（4）建立透气性连接，其中在上侧（4）毗邻多孔部分（7）的气密表面部分（33，34，35）上构造测量电极（25，26）的端子（5，27），并且端子（5，27）至少部分被电解质层（6）覆盖。

Description

气体传感器

技术领域

本发明涉及一种带有承载基片的气体传感器，该承载基片包括上侧及下侧，在下侧构成样气的进气口并在上侧设置带有电解质层的电极结构，其中承载基片包括由多孔性材料制成的多孔部分，并且多孔性材料构成扩散孔，这些扩散孔连接下侧与上侧。

背景技术

由第WO2012/071151A1号专利文献可知这种类型的气体传感器，其中电极结构直接涂覆于多孔的承载基片上并且多孔的承载基片在其反向于电极结构的下侧装有背板，以使进气限定至承载基片的入孔。

众所周知，在某些气体传感器中，在承载基片中加入钻眼，以通过承载基片从下侧向上侧传输气体。

结果表明，这种类型的钻眼的缺陷在于，涂覆的电解质或电解质与电机结构之间布置的触媒涂层会在涂覆过程或稍后过程中浸入钻眼并使其闭锁。这会导致样气在操作过程中不能再抵至承载基片上侧的电极结构，由此不再确保气体传感器正常工作。

另外证实，多孔承载基片上增加电极结构从技术方面而言成本较高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种易于制造的气体传感器。

为解决上述目的，根据本发明在前述类型的气体传感器中这样设置：在毗邻多孔部分的承载基片上侧构造气密的表面部分；在气密的表面部分上，电极结构的测量电极的端子构造为金属涂层；电解质层至少部分覆盖端子及所述部分。其优势在于，至少一个端子良好地粘附于气密的表面部分上，这简化了气体传感器的制造。其优势进一步在于，多孔性材料的扩散孔较小，从而承载基片的外部涂层在涂覆过程中由于涂层的表面张力及润湿性而不会或仅略微进入扩散孔中。由此，可弃用那些防止电解质层在制造或操作期间浸入扩散孔而制造工艺繁复的预防措施。优选地，触媒层完全覆盖多孔部分和/或端子。

举例而言，气密的表面部分可构造成承载基片由气密材料组成，特别地，通过将多孔性材料装入或填入一个或多个贯穿承载基片上下侧的通孔，在承载基片中引入多孔部分，或者通过例如后续的材料变换，在承载基片中构造多孔部分。

在本发明一实施方案中可这样设置，电极结构包括至少两个测量电极。在此，至少两个测量电极的其中之一构造为工作电极，而至少两个测量电极中的另一测量电极构造为对电极。优选地，电极结构还另外包括参比电极。参比电极可区别于其他测量电极，不同之处在于参比电极气密地封住进气口。

在本发明一实施方案中可这样设置，多孔材料形成疏水性材料。特别有利地，电解质是水性电解质。其优势在于，多孔材料对电解质的泄漏形成额外的防护，即防止电解质从气体传感器溢出。

在本发明一实施方案中可这样设置，测量电极和/或参比电极分别包括端子，端子构造为承载基片的涂层。优选地，涂层由金制成。利用这些端子，工作电极与参比电极之间的电压保持恒定。在样气的氧化或还原过程中，工作电极与对电极之间产生有待测量的电流。优选地，电极结构的端子构造成金属涂层（例如由金制成）。特别有利地，端子加印于承载基片上。其优势在于，可使制造简便。

在本发明一实施方案中可这样设置，测量电极和/或参比电极分别包括触媒层，触媒层布置于特定或各自端子与电解质层之间。由此，触媒层构成测量电极和/或参比电极。其优势在于，在可实现的测量方法中，通过扩散孔扩散进入气体传感器中的样气输入触媒，在其中进行所需的电化学反应。

举例而言，触媒层可由铂组成或包含铂。碳（如碳纳米管（CNT））亦可用作触媒层。

在此可这样设置，测量电极（即工作电极和对电极）的触媒层以及参比电极的触媒层由同种材料构成且/或包括相同的成分。但亦可这样设置，使用不同材料用于工作电极及对电极或者用于工作电极及参比电极作为触媒层。举例而言，工作电极的触媒层可包含铂，而对电极的触媒层包含碳纳米管。亦可采用其他材料组合，分别适用于待监测的各种样气。

可这样设置，端子构成样气的通孔。其优势在于，扩散孔可通至通孔内，从而样气可通过通孔直接输向电极结构的测量电极。由此，可构成特别紧凑的气体传感器。

在此可这样设置，通孔的直径大于扩散孔的直径，特别地，通孔的直径比扩散孔的直径大至少50倍或甚至100倍。其优势在于，通孔的位置不必完全对准扩散孔的位置。确切而言可这样设置，将通孔选为大直径且彼此位置靠近，从而在任何情况下均有至少一个扩散孔通至通孔。

举例而言，扩散孔的孔径为50μm或更小，而从宏观上构造通孔并且其内径宽度为至少3mm。

特别有利地，特定端子或全部端子呈环状围绕特定多孔部分或某一多孔部分。其优势在于，电极可全方面地良好接触上侧。

在本发明一实施方案中可这样设置，特定或某一参比电极完全布置于气密的表面部分上。其优势在于，可防止参比电极与样气接触。

通常可这样设置，由阻挡层构成气密的表面部分。优选地，阻挡层由气密塑性材料（例如未膨胀或气密的聚四氟乙烯（PTFE））制成。其优势在于，承载基片可采用统一材料（例如多孔性材料）。由此，可加印阻挡层。其优势进一步在于，可简便制造诸多形状的电极结构。由此，阻挡层作为多孔材料与端子之间的中间层。

可选择这样设置，气密的表面部分构造为承载基片气密材料的上侧。举例而言，在两部式承载基片的实施方案中，自上侧向下侧贯穿的孔填有或装有多孔性材料，同时表面部分布置成毗邻贯穿孔。优选地，气密材料由气密塑性材料（例如气密或未膨胀的PTFE）或陶瓷制成。

在本发明一实施方案中可这样设置，至少其中某些扩散孔包括支路。其优势在于，由于支路可为样气提供另一扩散路径，因此扩散孔的局部堵塞不会即刻导致气体传感器停止工作。

在本发明一实施方案中可这样设置，将扩散孔构造成不规则排列于多孔部分内。其优势在于，可确保不依赖于通常所选的电极结构的特定形式，而在承载基片上侧的由电极结构空出的部分（例如电极结构的通孔）配置扩散孔。

亦可这样设置，至少某些扩散孔包括至少一个弯折部或至少一个弯曲部。由此，可另外构造阻挡部，这些阻挡部防止电解质层和/或触媒层通过扩散孔从气体传感器逸出。

亦可这样设置，扩散孔构成网状结构。举例而言，可由焊接在一起或以其他方式连接的冲子之间的间隙构成扩散孔。这会尤为容易制造。

为简化制造，可这样设置，以惯常的方式构造扩散孔。举例而言，这可通过烧结或者利用填料（优选为挥发性填料）或膨胀塑性材料（例如膨胀PTFE（ePTFE）或其他透气性膨胀塑料）得以实现。其优势在于，可免于后续再引入扩散孔的额外制造步骤（如钻孔等）。据此，会特别容易在扩散孔中制造支路。扩散孔的大小及数量控制由气体传感器监测的样气的体积。

可选择或另外这样设置，通过蚀刻过程构成扩散孔。

在本发明一实施方案中可这样设置，通过将多孔性材料填入或装入优选为气密的承载基片中的穿孔，由多孔性材料构成多孔部分。在此，穿孔使下侧与上侧相连。可构造多层承载基片。在此，穿孔可使承载基片的上侧与承载基片的下侧相连，举例而言，穿孔的走向呈直线。其优势在于，穿孔易于制造，例如可通过钻孔、铣磨、铸压或铸造技术制造穿孔。可将穿孔构造成直径相对较大，特别是与扩散孔的直径大小相比较。这在制造工艺方面而言较容易处理。同样地，亦容易完成填料或装料过程，从而可使由多孔性材料制造多孔部分的制造可行性整体而言尤为简化。亦可通过插入（特别是压入）多孔模制件形成填料或装料。优选地，多孔模制件由疏水性材料或甚至强疏水性材料组成。由此，显著改善电解质泄漏的防护性。

优选地，由多孔性材料制成单片式承载基片，从而由多孔性材料制成的多孔部分构成承载基片，或者由至少两部分组成多片式承载基片。可根据材料、形状或强度使这些组成部分相互连接。特别有利地，承载基片由气密性部分及多孔性部分组成。

对诸多应用有利地，承载基片构造成平面状。对此，在平面结构的实施方案中，一维（厚度）明显小于组成三维物体并与这一维相补的另两维。由此，承载基片大致呈二维结构或平坦形状。其优势在于，能够实现可全部或至少大部分置入的紧凑结构。

可这样设置，承载基片构造成管状。其优势在于，承载基片还可承担其他附加技术作用。

例如可这样设置，承载基片构造为样气管的一部分。

可这样设置，承载基片由柔性材料制成。举例而言，承载基片可由箔片或膜片制成。其优势在于，承载基片可通过涂覆的涂层施加于不同结构的表面上。其优势进一步在于，箔片或膜片构成承载基片，以惯常的方式呈现扩散孔或者在制造过程中即已通过简单的方式配置扩散孔。

在本发明一实施方案中可这样设置，在承载基片上侧靠近测量电极的表面部分施加用于封闭这些表面部分的扩散孔的阻挡层。由此，可阻碍样气通过这些相邻部分中的扩散孔直接进入参比电极或电解质层。

可这样设置，电解质层连续构造而成并覆盖测量电极，优选地，电解质层覆盖特定或某一参比电极。其优势在于，在某一工作进程中施加电解质层。其优势进一步在于，可通过电解质层使样气在测量电极之间扩散，例如从工作电极扩散至对电极。由此，还可构造气体传感器，该气体传感器的对电极上不具有多孔部分。举例而言，这种气体传感器可设置用于测量一氧化碳。

在一实施方案中可这样设置，测量电极端子和/或参比电极的端子制作为金涂层。已证实，金涂层可良好地涂覆于气密的表面部分。在由未膨胀PTFE制成的表面上结合金涂层，其工艺性能尤佳。

在本发明一实施方案中可这样设置，通过涂层方式施加端子，特别是通过压印、溅射及/或弥散过程进行涂覆，如此再例如将其加印。可选择或另外这样设置，加印触媒层。亦可这样设置，通过涂覆施加电解质层，特别是通过压印、溅射及/或弥散过程涂覆进行，如此再例如将其加印。优选地，加印至少两层涂层或甚至全部三层涂层。例如可这样设置，通过涂覆施加带有端子及触媒层的电极结构或电极结构的参比电极，特别是通过压印、溅射及/或弥散过程进行涂覆，如此再例如将其加印。

为避免电解质层通过扩散孔溢出，可另外这样设置，电解质层是凝胶状或固状。举例而言，可通过添加颗粒状组分或特定组分获得凝胶状或甚至固状的电解质层。在此，凝胶内形状恒定的、易形变的、富集液体和/或气体的弥散系统理解为至少两部分，其中这两部分一方面由作为增稠剂的颗粒状组分而另一方面由作为弥散剂的例如离子导电介质（如酸或碱）等液体组成。其优势在于，凝胶状或甚至固状的电解质层的稠度可防止或尽量防止电解质层通过扩散孔或其他方式溢出。由此，可再次增强气体传感器的稳固性或时间稳定性。在此，颗粒状组分或特定组分可添加液态介质（优选为高离子导电性），以获得所需稠度。

在本发明一实施方案中可这样设置，触媒层覆盖测量电极的端子和/或参比电极的端子。其优势在于，可实现紧凑构型。

亦可这样设置，电解质层覆盖承载基片的全部上侧。其优势在于，特别容易平涂电解质层。优选地，可设置阻挡层，用以封闭通入电极结构相邻部分的扩散孔。

在本发明一实施方案中可这样设置，电解质层覆盖电极结构。特别地，由此可实现电解质层覆盖测量电极和/或参比电极。由此亦可实现电解质层覆盖触媒层。由此，可采用大面积的电解质层。

为避免电解质层长时间后发生干涸或蒸发或其他方面的老化，可这样设置，在电解质层的特定侧或外侧涂覆护层。优选地，将护层时效硬化。由此，可确保电解质层的形状和/或成分暂时稳定。

亦可这样设置，在电解质层的特定侧或外侧布置壳体件（优选为椭圆槽状）。其优势在于，可通过简单的方式防护电解质层，使其免受外界变化及机械作用的影响。

在本发明一实施方案中可这样设置，至少两个承载基片以层状结构方式布置成彼此相邻，其上分别构造电极结构。在此优选这样设置，电解质层布置于这两个承载基片之间。两个承载基片可分别包括由多孔性材料制成的多孔部分，其中各多孔部分均连至进气口。在此情况下，附带电极结构及电解质层的两个承载基片中的每一承载基片均构造用于根据本发明的气体传感器。

可选择这样设置，仅两个承载基片之一包括由多孔性材料制成的部分，该部分连至进气口。在此，举例而言，未连至进气口的电极结构的测量电极可用作参比电极。由此可这样设置，参比电极构成于电解质反向于进气口的表面上。

附图说明

下面根据具体实施方案进行详细说明，但本发明不仅限于这些实施方案。通过权利要求所述的一个或多个特征相互结合并且/或者与下述实施方案所述的一个或多个特征相结合亦可得出其他实施方案。

在附图中：

图1表示根据本发明的气体传感器的超简化剖视图;

图2表示根据本发明的另一带有多片式承载基片的气体传感器的超简化剖视图;

图3表示如图2所示的气体传感器的俯视图;

图4表示根据本发明的带有管状承载基片的气体传感器超简化立体斜视图;

图5表示根据本发明的带有管状承载基片的气体传感器的超简化径向剖视图;

图6表示根据本发明的另一层状结构的气体传感器的超简化剖视图。

具体实施方式

图1表示在剖视图中高度概括说明的电化学式气体传感器，在全部附图中以标号1表示气体传感器。

气体传感器1具有平面状承载基片2。在图1的剖视图中，截面垂直于由平面状承载基片2确定的平面。由此，承载基片2构成平坦面。

承载基片2包括下侧3。在下侧3上构造已知的样气进气口24（图中未示）。通过该进气口24可将样气输向承载基片2的下侧3。

在承载基片2的上侧4（即承载基片2相对于下侧3相反的一侧）上，构造电极结构20。通过已知方式布置电极结构20，用以探测和/或产生气体传感器1的电子测量信号。此外，电极结构20包括至少两个测量电极25、26（例如工作电极25及对电极26）以及可选的参比电极。图1中仅表示出工作电极25，带有端子27的对电极26可与工作电极25的构造相同或相似（可能选择不同材料）。

电极结构20的测量电极25、26的端子5、27由金属材料（例如至少部分由金）压印而成。

在上侧4上进一步涂覆且布置电解质层6。

承载基片2构成单片式结构。承载基片2由多孔性材料（如膨胀聚四氟乙烯（PTFE））制成并包括由多孔性材料制成的多孔部分7。

部分7中的多孔性材料构成不规则排列的扩散孔，在图1中仅通过阴影线表明这些扩散孔。实际上，扩散孔的数量庞大且对应于多孔性材料中扩散孔的天然数量。

这些扩散孔将下侧3与上侧4连接，从而经过下侧3流入的样气可扩散至上侧4。

电极结构20的端子5、27包括通孔9。

某些扩散孔通至通孔9。由此，样气可从扩散孔通过测量电极25、26中的通孔9逸出。

通孔9的内径大于扩散孔的内径，从而在扩散孔不规则排列的情况下，确保不依赖于承载基片2上电极结构20的确切位置，亦总有至少一个扩散孔通入通孔9中。

扩散孔通过烧结或使用挥发性填料、膨胀塑性材料或者通过蚀刻过程构成并包括支路和/或弯折部和/或弯曲部。

由此，扩散孔形成连接或连通下侧3与上侧4的不规则或随机的网格或网状部分。

在另一实施方案中，亦可由彼此相连的冲子间的微隙构成扩散孔，特别地，将冲子焊接在一起。由此可形成扩散孔的不规则网格。单个扩散孔并未完全在下侧3与上侧4之间伸展，而是终止于承载基片2作为封闭端。举例而言，在此可使用聚苯乙烯，以形成多孔部分。

在图1中，在电极结构20的端子5、27和电解质层6上分别布置触媒层10，触媒层10构成测量电极25、26及参比电极（图中未示）。在此，测量电极25、26的触媒层10布置成彼此间隔，由此相互并未电气连接。由此，样气从扩散孔开始通过通孔9流入测量电极25、26的触媒层10。

举例而言，触媒层10包含作为接触反应材料的铂及可选的附加组分。可将触媒层10压印于端子5、27上。

通过通孔9流过的样气仅在电极结构的测量电极25、26上发生氧化或减少，在电极结构20的端子5与端子27之间产生电流作为气体传感器1的电子测量信号并利用电子评估装置（图中未示）对其进行监测。

在电极结构20的各部分与上侧4毗邻电极结构20的部分之间施加阻挡层，通过阻挡层将扩散孔封闭在这些部分中。由此，与电极结构20相邻的表面部分中的样气不会逸出。在通孔9上不涂覆阻挡层14。在承载基片2与参比电极（图中未示）之间构造阻挡层14，该阻挡层14防止样气流入参比电极中。

阻挡层14同时作为端子5的増附剂，同样亦作为端子27、28（图中未示）的増附剂。阻挡层14在毗邻多孔部分7的位置形成气密的表面部分33，端子5以及端子27和可选的端子28压印于其上。

阻挡层14由未膨胀的PTFE制成。由金制成的端子5、27、28涂覆于阻挡层上。

端子5构造成环状并由此在各面环绕通孔9（端子27亦然）。

在其他实施方案中，端子5、27构造成C状或U状，并且端子5、27仅从三面确定通孔9。在其他实施方案中，端子5、27形成其他形状，将其制成与测量电极25、26的触媒层10充分接触并让开样气通向触媒层10的足够空间。

如图1所示，电解质层6覆盖测量电极25、26（特别是其触媒层10）以及阻挡层14。

在外侧，椭圆槽状壳体件15置于电解质层6上，该壳体件15确定电解质层6对外的边界并使其对外界隔离。椭圆槽状壳体件15与承载基片2接合并构成气体传感器1的外壳。在壳体件15的内侧构造凹口30，其中容纳带有电极结构20的电解质层6。

图2和图3表示本发明的另一实施方案。

在机能和/或结构上类似于如图1所示实施方案的部件均采用相同标号表示并不再赘述。确切而言，对图1的阐述原则上亦适用于根据图2和图3的实施方案。

出于简化视图的目的，在图2中并未表示出对电极26和参比电极18。

与如图1所示的构造单片式承载基片2的实施方案相比，在如图2和图3所示的实施方案中，承载基片2构造成多片式结构。在承载基片2的由气密材料制成的第一部件31中，冲压、切割、钻孔或以其他方式引入穿孔29。

在穿孔29中置入结构适当的承载基片2的第二部件32。第二部件32与第一部件31材料接合和/或气密连接。

第二部件32由多孔性材料制成为模制品并由多孔性材料形成多孔部分7。由此，多孔部分7由多个不连续的部分组成。

第一部件31在其电极侧的表面上具有气密的表面部分33、34、35，在其上构造端子5、27、28。

另外，可在第一部件31上涂覆阻挡层14，但由于已将第一部件31构造成气密，故此这并非必要组件。

如图3所示，由多孔性材料制成的多孔部分7的边缘被测量电极25、26的端子5和端子27呈环状围绕。由此，如图1所述的通孔9构造成大小几乎等于测量电极25、26覆盖的部分。

此外，参比电极18构造于第一部件31上。换言之，已由气密材料构成第一部件31，而另外在参比电极18的范围内涂覆阻挡层14，以防在参比电极18中形成气体出口。

在其他实施方案中，对电极26可完全构造于气密的表面部分34上。由此，在对电极26的范围内并不构造多孔部分7。举例而言，样气可通过工作电极的多孔部分7进入电解质层6并通过电解质层6扩散至对电极26。

图4表示根据本发明的气体传感器1的实施方案，其中承载基片2并未构造成平面状，而构造成管状。

在如图4所示的实施方案中，在机能和/或结构上类似于如图1所示实施方案的部件均采用相同标号表示并不再赘述。

在图4中，气体传感器1的下侧3构造于管状承载基片2的内侧，而上侧4由管状承载基片2的外侧构成。

由此，管状承载基片2构造为部分样气管16，气体传感器1通过承载基片2的多孔部分7中的扩散孔（图中未示）连通该样气管16。

由此，在样气管16中传输的样气直接通过扩散孔从下侧3扩散至承载基片2上侧4上的电极结构20的测量电极25、26。

与之相反，通过阻挡层14密封参比电极18，以防样气进入。

为构造测量电极25、26，端子5、27配有触媒层10，触媒层10可提供对电极结构20的测量电极25、26的反应。该反应通过电解质层6的离子传输引起电化学反应，这种电化学反应在电极结构20上端子5与端子27之间产生可测电流。

阻挡层14分别构成与端子5、27之间以及与承载基片2之间气密的表面部分33、34、35并且用作端子5、27与多孔的承载基片2之间的増附剂。

阻挡层14覆盖承载基片2在电极结构20之外的上侧4并如此封闭承载基片2中构造于电极结构20之外的扩散孔。

由此可避免气体从气体传感器1之外的样气管16逸出。

护层17围绕于电解质层6外侧并如此保护气体传感器1。

可选地/另外地，可在护层17外侧设置壳体件15（参见图1），壳体件15于外侧围绕气体传感器1且/或构成外壳封闭气体传感器1。

在其他实施方案中，气体传感器1范围内样气管16的管壁上构造开孔，承载基片2以薄膜或箔片形式置入开孔或将由多孔性材料制成的嵌件嵌入开孔。由此，承载基片2封闭所述凹口。在箔片或膜片中构造扩散孔，通过扩散孔将下侧3与箔片或膜片形承载基片2或所述嵌件的上侧4相连接。在膜片上构造支撑电极端子的气密表面部分，或者将端子加至与膜片相邻的气密表面部分。

在承载基片2的上侧4上，在类似于如图4所示实施方案的相应布置中构造带有端子5、27、28的电极结构20、构成测量电极25、26的触媒层10、电解质层6以及护层17。利用阻挡层14密封不需要的扩散孔。

在如图5所示的根据本发明的实施方案中，承载基片2亦构造成管状。

图5表示气体传感器1的简明径向截面示意图。

承载基片2的内侧形成下侧3。承载基片2的外侧形成上侧4。下侧3构成进气口24。

在单片式承载基片2中，以惯常方式构造扩散孔（图中未示），扩散孔将下侧3与上侧4连接。

通过这些扩散孔，样气可从由管状承载基片2构成图的样气管16扩散至触媒层10及电解质层6中。在此，将触媒层10涂覆于端子5、27、28上，用以在上侧4形成测量电极25、26以及参比电极18。电解质层6在径向全面围绕承载基片2。

电极结构20包括至少三个电极，其中两个电极可用作测量电极25、26并且一个电极用作参比电极18。在参比电极18的范围内，亦通过阻挡层14将扩散孔封闭或密封于电极结构20之下。阻挡层14亦延伸至端子5、27、28之下并在此形成气密的表面部分33、34、35（参见图3），各端子5、27、28分别黏贴于这些表面部分上。

在前述实施方案中通过已知方式构造这种参比电极18。

在如图5所示的实施方案中，通过时效硬化的护层17使电解质层6全面对外界隔离。

由此，气体传感器1延伸穿过样气管16部分。

应注意，图1中的壳体件15构造成椭圆槽状，带有容纳电解质层6的凹口。

图6表示另一根据本发明的气体传感器1。前述内容适用于具有相应标号的部分。与前述的平面状结构相比，如图6所示的气体传感器1设置成层状结构方式。这表明，多个电极结构20、22布置成叠式排列（即互相层叠）。

对此，气体传感器1包括第一承载基片2及第二承载基片21，这两个承载基片相互叠列。

电解质层6布置于第一承载基片2与第二承载基片21之间。

由此，第二承载基片21部分形成电解质层的外壳。

如前所述，第一承载基片2构造成单片式或多片式结构。因此，前述内容适用于此处具有相应标号的部分。

第二承载基片21由气密性材料制成或至少未与进气口24相连。在第二承载基片21上，即在电解质层6反向于进气口24的表面23上，构造带有参比电极18及对电极26的电极结构22。

工作电极25构造于与进气口相连或通至进气口的承载基片2上。由此，样气可通过承载基片2的多孔部分7流入测量电极25。

样气进一步通过电解质层6扩散至对电极26。在其他实施方案中，对电极构造于承载基片2上并/或连通至特定或某一进气口。对此，承载基片21包括特有的多孔部分，例如通过图1或图2所示的方式。

通过壳体件15使承载基片21与承载基片2保持间隔。壳体件15于外侧围绕承载基片2、21之间的电解质层6并借助止动销19与承载基片2接合。

由此，带有测量电极25、26和参比电极18的承载基片2、21以及电解质层6容纳于壳体件15的凹口30中并免受外界的机械、化学或物理应变。

取代壳体件15，亦可将气体传感器1浇铸护层（优选为时效硬化）。

在图6中，第二或上部承载基片21由气密性材料制成。由此，在电极26、18的端子27、28的支撑面范围内分别构造气密的表面部分34、35，将端子27、28加于气密的表面部分34、35上。

在所述的实施方案中，干燥以熔融形式或作为乳液涂覆或粘附的触媒层10。如此形成导电结构，该导电结构构成测量电极25、26和/或参比电极18并确保样气监测中的接触反应作用。由此，触媒层10是多孔的并容纳电解质层的电解质。

端子5、27、28可由金制成。

如图所示，触媒层10分别覆盖端子5、27、28，其中通过接触轨36从覆盖部分导出端子5、27、28。

在这些实施方案中，工作电极25的触媒层10布置成与对电极26的触媒层10电气隔离或电气隔绝。

两个测量电极25、26与参比电极18的触媒层10电气隔离。

在所述实施方案及其他实施方案中，分别通过向液体添加颗粒状组分或特定组分构成凝胶状电解质层6。这使电解质层6难以通过扩散孔溢出。

在电化学式气体传感器1中，承载基片2包括下侧3和上侧4，其中带有电解质层6的电极结构20布置于上侧4上，而样气的进气口构造于下侧3上。本发明提出，在承载基片2中构造由多孔性材料制成的部分7，从而多孔性材料中的扩散孔使下侧3与上侧4建立透气性连接，其中在上侧4毗邻多孔部分7的气密表面部分33、34、35上构造测量电极25、26的端子5、27，并且端子5、27至少部分被电解质层6覆盖。

Claims (15)

1.一种气体传感器（1），该气体传感器（1）带有一承载基片（2），该承载基片（2）包括上侧（4）及下侧（3），其中在所述下侧（3）构造一样气进气口（24）并在所述上侧（4）设置一带有一电解质层（6）的电极结构（20），其中所述承载基片（2）包括一由多孔性材料制成的多孔部分（7），并且所述多孔性材料构成扩散孔，所述扩散孔连接所述下侧（3）与所述上侧（4），其特征在于：

在所述承载基片（2）的所述上侧（4）毗邻于所述多孔部分（7）构造一气密的表面部分（33，34，35）；

一电极结构（20）的一测量电极（25，26）的一端子（5，27）以一金属涂层的形式构造于所述气密表面部分（33，34，35）上；并且

所述电解质层（6）至少部分覆盖所述端子（5，27）及所述部分（7）。

2.根据权利要求1所述的气体传感器（1），其特征在于，所述电极结构（20）包括至少两个测量电极（25，26）及优选一参比电极（18），并且/或者所述多孔性材料构造为疏水性材料，其中所述电解质是水性电解质。

3.根据权利要求1或2所述的气体传感器（1），其特征在于，所述测量电极（25，26）和/或所述参比电极（27）分别包括一触媒层（10），所述触媒层（10）布置于端子（5，27，28）与所述电解质层（6）之间，并且/或者所述触媒层（6）至少部分覆盖所述端子（5，27）及所述多孔部分（7）。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述端子（5，27，28）形成样气的通孔（9），并且/或者所述端子（5，27）呈环状围绕所述多孔部分（7）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述参比电极（18）完全布置于一气密的表面部分（35）上，并且/或者所述气密的表面部分（33，34，35）由一阻挡层（14）或者以所述承载基片（2）的气密性材料的上侧构成，所述阻挡层（14）优选由气密性PTFE制成，该气密性材料优选为气密性PTFE或陶瓷。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，通过常规方式构造所述扩散孔，特别通过烧结或者利用优选为挥发性填料或膨胀塑性材料或通过蚀刻过程构成所述扩散孔，并且/或者通过将多孔性材料填入或装入所述优选为气密的承载基片（2）的一穿孔（29）中构造所述多孔部分（7）。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述承载基片（2）构造成平面状。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述承载基片（2）构成管状，并且/或者所述承载基片（2）构成一样气管（16）的一部分。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述承载基片（2）由柔性材料制成，特别由箔片或膜片制成。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述电解质层（6）连续构造并覆盖所述测量电极（25，26）及优选参比电极（18），并且/或者所述测量电极（25，26）和/或所述参比电极（18）的所述端子（5，27，28）构造为金涂层。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，通过涂覆方式加设所述端子（5，27，28）和/或所述触媒层（10）和/或所述电解质层（6），特别利用压印、溅射及/或弥散过程，并且/或者所述电解质层（6）是凝胶状、固状或液状，特别通过添加颗粒状组分形成。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，所述触媒层（10）覆盖所述端子（5，27，28），并且或者所述电解质层（6）覆盖所述承载基片（2）的上侧（4）和/或所述电极结构（20），特别是所述测量电极（25，26）和/或所述参比电极（18）和/或所述触媒层（10）。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，在所述电解质层（6）之上或其外侧施加一优选为时效硬化的保护层（17），并且/或者在所述电解质层（6）上或其外侧构造一优选为椭圆槽状的壳体件（15）。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，至少两个承载基片（2，21）布置成呈层状互相间隔，所述两个承载基片（2，21）上分别构造一电极结构（5，22），并且/或者所述电解质层（6）布置于所述两个承载基片（2，21）之间。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的气体传感器（1），其特征在于，参比电极（18）构造于所述电解质层（6）反向于所述进气口（24）的表面（23）上。

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