CN1403807A - 一种用于CO2-NOx气体监测的薄膜型传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电化学领域,特别适用于大气监测、汽车尾气监控及其他科学研究。特征在于传感器由部分稳定的氧化锆等氧离子导体和钠矽慷(NASICON)或钠beta氧化铝双固体电解质构成,无参比电极;辅助电极由Ba(NO3)2等硝酸盐及Na2CO3等碳酸盐构成,氧化锆薄膜采用射频溅射技术制作,碳酸盐、硝酸盐采用厚膜技术制作,铂电极可用溅射等薄膜技术制作。整个传感器的直径仅0.8~1.2cm,厚0.3~0.5cm,可同时测试大气中的CO2及NOx含量;信号以毫伏(mV)输出,易于和自控设备连接;应答时间:20-30秒;使用温度:350-450℃;不受氧或氮等气体干扰,可直接放置于大气中;测试范围:1-150ppm NOx;0.01-0.5%CO2。本发明优点在于该传感器体积小,结构简单,成本低,而且可对CO2-NOx两种气体实现同时测量。
Description
技术领域:
本发明属于电化学领域,特别适用于大气监测、汽车尾气监控及其他科学研究。
背景技术:
现有技术当中用于大气监测的传感器一般是固体电解质传感器,这种传感器须用参比电极,结构复杂、体积大、成本高,而且一次只能测量一种气体。
发明内容:
本发明要解决的技术问题是传统固体电解质传感器体积大、成本高、结构复杂的问题。
一种用于大气监测的薄膜型传感器,其特征在于传感器由部分稳定的氧化锆等氧离子导体和钠矽慷(NASICON)或钠beta氧化铝双固体电解质构成,无参比电极;辅助电极由Ba(NO3)2等硝酸盐及Na2CO3等碳酸盐构成,氧化锆薄膜采用射频溅射技术制作,碳酸盐、硝酸盐采用厚膜技术制作,铂电极可用溅射等薄膜技术制作。
整个传感器的直径仅0.8~1.2cm,厚0.3~0.5cm,可同时测试大气中的CO2及NOx含量;信号以毫伏(mV)输出,易于和自控设备连接;应答时间:20-30秒;
使用温度:350-450℃;
不受氧或氮等气体干扰,可直接放置于大气中;
测试范围:1-150ppm NOx;0.01-0.5%CO2;
计算公式及测试准确度:
CO2在673K:logC(质量%)=3.933-0.01452E(mV)±0.0963;
在723K:logC(质量%)=4.206-0.01336E(mV)±0.0391。
NOx在673K:logC(ppm)=3.412-0.02112E(mV)±0.269;
在723K:logC(ppm)=2.414-0.01120E(mV)±0.197。
本发明优点在于该传感器体积小,结构简单,成本低,而且可对CO2-NOx两种气体实现同时测量。
附图说明:
图1为本发明结构的截面图;
图2为本发明结构的正面图;
4-NASICON或Naβ-Al2O3片 2,7,9-铂电极 1,6,10-铂电极引线
3-Na2CO3辅助电极 5-YSZ薄膜 8-Ba(NO3)2辅助电极
具体实施方式:
传感器由部分稳定的氧化锆等氧离子导体和钠矽慷(NASICON)或钠beta氧化铝双固体电解质构成,无参比电极;辅助电极由Ba(NO3)2等硝酸盐及Na2CO3等碳酸盐构成,氧化锆薄膜采用射频溅射技术制作,碳酸盐、硝酸盐采用厚膜技术制作,铂电极可用溅射等薄膜技术制作。整个传感器的直径仅1.2cm,厚0.5cm测试结果:测试数据举例
表1复合传感器在673K时对不同混合气体的测试结果
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
NOx的含量(ppm) | 45.0 | 9.00 | 4.50 | 0.90 | 0.45 |
CO2传感器的EMF(mV) | 225 | 264 | 299 | 335 | 362 |
NOx传感器的EMF(mV) | 84.0 | 115 | 146 | 148 | 179 |
CO2的含量(%) | 5.00 | 1.00 | 0.50 | 0.10 | 0.05 |
表2复合传感器在723K时对不同混合气体的测试结果
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
CO2的含量(%) | 5.00 | 1.00 | 0.50 | 0.10 | 0.05 |
NOx的含量(ppm) | 45.0 | 9.00 | 4.50 | 0.90 | 0.45 |
CO2传感器的EMF(mV) | 261 | 319 | 335 | 389 | 412 |
NOx传感器的EMF(mV) | 83.0 | 119 | 147 | 238 | 235 |
Claims (2)
1.一种用于CO2-NOx气体监测的薄膜型传感器,其特征在于传感器由部分稳定的氧化锆等氧离子导体和钠矽慷(NASICON)双固体电解质构成,无参比电极;辅助电极由Ba(NO3)2等硝酸盐及Na2CO3等碳酸盐构成,氧化锆薄膜采用射频溅射技术制作,碳酸盐、硝酸盐采用厚膜技术制作,铂电极可用溅射等薄膜技术制作。
2.如权利要求1所述的薄膜型传感器,其特征在于传感器由部分稳定的氧化锆等氧离子导体和钠beta氧化铝双固体电解质构成。
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