CN107328837B - 一种结构改良的氮氧传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构改良的氮氧传感器，其氧化锆基体包括从上至下依次层叠布置的第一、二、三、四、五氧化锆陶瓷层，氧化锆基体内部于第一、三氧化锆陶瓷层之间设置进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间、第一腔室与第二腔室之间分别设置扩散障；第一腔室内设置氧泵，氧泵包括主泵电极、公共电极；第二腔室内设置辅泵电极、测量泵，测量泵包括测量电极，第三氧化锆陶瓷层下表面设置有参考电极，主泵电极、辅泵电极分别由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层下表面并经烧结后而形成。通过上述结构设计，本发明具有设计新颖、稳定可靠性好的优点，且能有效提高氧泵的泵氧能力，进而可以有效提高测量精度。

Description

一种结构改良的氮氧传感器
技术领域
本发明涉及氮氧传感器技术领域，尤其涉及一种结构改良的氮氧传感器。
背景技术
用空气作氧化剂来源燃烧燃料所产生的废气，通常含有少量但却值得注意的各种氮氧化物（一氧化氮、二氧化氮等），统称为氮氧化物。其中，氮氧化物不仅能破坏臭氧层，转化成酸雨，且在阳光下易与碳氢化合物或挥发性有机物作用，产生光化学烟雾，引起呼吸道疾病，严重威胁人类的生存与健康。
随着社会的发展，机动车辆的数量越来越多，而机动车辆的尾气中包括多种排放物，例如氮氧化物、颗粒物等。为了保护环境，减少机动车辆有害物的排放，通过使用诸如催化转换器的排气系统组件控制排放；当然，还需要多种气体传感器，包括氮氧传感器，用于检测排气中的氮氧化物的含量。
其中，现有技术中存在形式各样的氮氧传感器；然而，对于现有的氮氧传感器而言，废气中的氧气通过相应的氧泵而泵出腔室，电极中的铂对二氧化氮进行化学催化并使得二氧化氮分解成一氧化氮和氧气；其中，由于金对铂的催化活性会有一定的抑制作用，氧泵的泵氧能力受到限制，这也会到测量精度造成影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种结构改良的氮氧传感器，该结构改良的氮氧传感器设计新颖且能够有效地提高氧泵的泵氧能力，进而可以有效地提高测量精度。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种结构改良的氮氧传感器，包括有氧化锆基体，氧化锆基体包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层，氧化锆基体的内部于第一氧化锆陶瓷层与第三氧化锆陶瓷层之间设置有进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间设置有第一扩散障，第一腔室与第二腔室之间设置有第二扩散障；
第一腔室内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层下表面且伸入至第一腔室内的主泵电极、设置于第一氧化锆陶瓷层上表面的公共电极，主泵电极的下表面与第三氧化锆陶瓷层的上表面接触，主泵电极由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层下表面并经烧结后而形成；
第二腔室内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层上表面且伸入至第二腔室内的测量电极，测量电极由铂、铑、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第三氧化锆陶瓷层上表面而形成，第三氧化锆陶瓷层的下表面设置有参考电极。
其中，所述第一氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至所述第二腔室内的辅泵电极，辅泵电极由铂、金、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层下表面而形成。
其中，所述第四氧化锆陶瓷层与所述第五氧化锆陶瓷层之间设置有加热器。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种结构改良的氮氧传感器，其氧化锆基体包括从上至下依次层叠布置的第一、二、三、四、五氧化锆陶瓷层，氧化锆基体内部于第一、三氧化锆陶瓷层之间设置进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间、第一腔室与第二腔室之间分别设置扩散障；第一腔室内设置氧泵，氧泵包括主泵电极、公共电极，主泵电极由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层下表面并经烧结后而形成；第二腔室内设置测量泵，测量泵包括测量电极，第三氧化锆陶瓷层下表面设置有参考电极。通过上述结构设计，本发明具有设计新颖、稳定可靠性好的优点，且能够有效地提高氧泵的泵氧能力，进而可以有效地提高测量精度。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的结构示意图。
在图1中包括有：
1——氧化锆基体 11——第一氧化锆陶瓷层
12——第二氧化锆陶瓷层 13——第三氧化锆陶瓷层
14——第四氧化锆陶瓷层 15——第五氧化锆陶瓷层
21——进气口 22——第一腔室
23——第二腔室 31——第一扩散障
32——第二扩散障 41——主泵电极
42——公共电极 43——测量电极
44——参考电极 45——辅泵电极
5——加热器。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
如图1所示，一种结构改良的氮氧传感器，包括有氧化锆基体1，氧化锆基体1包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层11、第二氧化锆陶瓷层12、第三氧化锆陶瓷层13、第四氧化锆陶瓷层14、第五氧化锆陶瓷层15，氧化锆基体1的内部于第一氧化锆陶瓷层11与第三氧化锆陶瓷层13之间设置有进气口21、第一腔室22、第二腔室23，进气口21与第一腔室22之间设置有第一扩散障31，第一腔室22与第二腔室23之间设置有第二扩散障32。
进一步的，第一腔室22内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层11下表面且伸入至第一腔室22内的主泵电极41、设置于第一氧化锆陶瓷层11上表面的公共电极42，主泵电极41的下表面与第三氧化锆陶瓷层13的上表面接触，主泵电极41由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层11下表面并经烧结后而形成。
更进一步的，第二腔室23内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层13上表面且伸入至第二腔室23内的测量电极43，测量电极43由铂、铑、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第三氧化锆陶瓷层13上表面而形成，第三氧化锆陶瓷层13的下表面设置有参考电极44。
需进一步指出，第一氧化锆陶瓷层11的下表面设置有伸入至第二腔室23内的辅泵电极45，辅泵电极45由铂、金、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层11下表面而形成。
另外，第四氧化锆陶瓷层14与第五氧化锆陶瓷层15之间设置有加热器5。
在本发明工作过程中，加热器5进行辅助加热，且在高温条件下，主泵电极41和公共电极42之间施加电压，由主泵电极41、公共电极42所组成的氧泵结构将第一腔室22中的氧气泵出腔外，在此过程中，测量气体中的二氧化氮在第一腔室22中遇到Pt电极会发生化学反应，且二氧化氮分解成一氧化氮与氧气。
在第二腔室23中，在辅泵电极45和公共电极42之间施加电压，进一步将测量气体中的氧气含量减少至零，在高温条件下，测量气体在第二腔室23中接触到测量电极43，由于铂、铑的催化作用会发生化学反应，即一氧化氮会分解呈氮气和氧气，在测量电极43和公共电极42之间施加电压会将分解的氧气全部泵出腔室外，氧离子迁移的过程会产生一个电流IP2，通过电流的大小得出氧气的含量，从而得到氮氧化合物的含量。
需进一步解释，本发明的主泵电极41由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层11下表面并经烧结后而形成，造孔剂会在烧结的过程中形成气孔结构，即本发明的主泵电极41为内部形成无数大大小小贯穿气道的多孔结构；在本发明工作过程中，该多孔结构的主泵电极41通过增加内部气道能够达到增加ZrO2、Pt/Au及废气组成的三相界面，进而增加O2与催化电极的接触面积，以提升其催化O2的能力，从而提高主泵电极41的泵氧能力，并达到提供测量精度的效果。
综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明具有设计新颖、稳定可靠性好的优点，且能够有效地提高氧泵的泵氧能力，进而可以有效地提高测量精度。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种结构改良的氮氧传感器，其特征在于：包括有氧化锆基体（1），氧化锆基体（1）包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层（11）、第二氧化锆陶瓷层（12）、第三氧化锆陶瓷层（13）、第四氧化锆陶瓷层（14）、第五氧化锆陶瓷层（15），氧化锆基体（1）的内部于第一氧化锆陶瓷层（11）与第三氧化锆陶瓷层（13）之间设置有进气口（21）、第一腔室（22）、第二腔室（23），进气口（21）与第一腔室（22）之间设置有第一扩散障（31），第一腔室（22）与第二腔室（23）之间设置有第二扩散障（32）；
第一腔室（22）内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层（11）下表面且伸入至第一腔室（22）内的主泵电极（41）、设置于第一氧化锆陶瓷层（11）上表面的公共电极（42），主泵电极（41）的下表面与第三氧化锆陶瓷层（13）的上表面接触，主泵电极（41）由铂、金、氧化锆、造孔剂所组成的混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层（11）下表面并经烧结后而形成；
第二腔室（23）内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层（13）上表面且伸入至第二腔室（23）内的测量电极（43），测量电极（43）由铂、铑、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第三氧化锆陶瓷层（13）上表面而形成，第三氧化锆陶瓷层（13）的下表面设置有参考电极（44）。
2.根据权利要求1所述的一种结构改良的氮氧传感器，其特征在于：所述第一氧化锆陶瓷层（11）的下表面设置有伸入至所述第二腔室（23）内的辅泵电极（45），辅泵电极（45）由铂、金、氧化锆、造孔剂混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层（11）下表面而形成。
3.根据权利要求1所述的一种结构改良的氮氧传感器，其特征在于：所述第四氧化锆陶瓷层（14）与所述第五氧化锆陶瓷层（15）之间设置有加热器（5）。
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