CN202720210U - 新型电化学气体传感器的环状芯体 - Google Patents
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Abstract
一种新型电化学气体传感器的环状芯体，其特征在于：所述芯体（5）为圆柱形，由工作电极（1）、电解液催化反应层（2）、参考电极层（3）以及气体扩散层（4）组成；所述工作电极（1）位于芯体（5）圆柱形的轴心处，从工作电极（1）向外依次同轴心环设所述电解液催化反应层（2）、参考电极层（3）以及气体扩散层（4）；所述气体扩散层（4）的外周面作为气体接受面。本实用新型与现有技术相比，在同等的外形体积下，气体接受面的面积更大，故而能使被测气体呈立体状，可更均匀快速扩散至传感器内部，充分地进行反应，有效提高了灵敏度和响应时间，使响应时间能提高到10s以下。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学气体传感器，特别涉及一种电化学气体传感器的环状芯体结构。所述本电化学气体传感器可用于检测甲醛、苯、甲苯，二甲苯等气体。
背景技术
电化学气体传感器，主要用作有害有毒气体的检测，可应用于各类民用建筑和公共场所，生产场所职业卫生，化工、采矿、军事等各个行业中对空气质量的监测。电化学气体传感器具有体积小、检测速度快、准确、便于携带、可现场直接检测和连续检测等独特优点。相比于标准方法所用的光谱，色谱等检测技术具有快速，方便，实时检测等优点。它对于改善人类的生活环境，保障人们身心健康有着重要的现实意义，因此具有良好的市场前景。譬如，甲醛，即是一种人们熟知的毒性大，高危致癌，须严格控制的物质，在国家卫生标准中，一类民用建筑室内甲醛最高限值为0.08mg/m3，因此准确检测和控制环境中的甲醛浓度甚为重要，现即可用电化学气体传感器来对其检测。
现有技术中，常见的电化学气体传感器，通常为层状结构，由气体扩散层、电极层和电解液层等多层层叠构成，在层叠方向上的一端上设进气口，另一端设出气口。工作时，被测气体沿层叠方向从传感器芯体的一端渗透至另一端，使被测气体分子在电极上氧化或还原，在该氧化或还原过程中发生电子转移形成电流，该电流大小直接与被测气体的浓度相关。上述电化学气体传感器，因芯体为层叠结构，以端面作为气体接受面，在外形体积的限制下，端面面积有限，故而使传感器的灵敏度受限，响应速度也不快。
发明内容
本实用新型目的是提供一种新型电化学传感器的环状芯体，以该芯体的外周面接受被测气体，使气体可以立体、全面地扩散反应，在同等的外形体积下，提高传感器的响应速度和灵敏度。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种新型电化学气体传感器的环状芯体，所述芯体为圆柱形，由工作电极、电解液催化反应层、参考电极层以及气体扩散层组成；所述工作电极位于芯体圆柱形的轴心处，从工作电极向外依次同轴心环设所述电解液催化反应层、参考电极层以及气体扩散层；所述气体扩散层的外周面作为气体接受面。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述气体扩散层采用高惰性聚烯烃类材料做成的多孔网状体，以使被测气体能从一个个小孔进入，快速均匀地扩散成一个面，使传感器的内部反应更均匀，响应速度进一步提高。
2、上述方案中，所述电解液催化反应层主体为高分子多孔膜，在该高分子多孔膜的各孔中充填有由催化剂、石墨粉和电解质三者混合而成的胶体。
3、上述方案中，所述参考电极层，也可称为阴极层，具体为一铂金属环状体。
4、上述方案中，所述工作电极，具体为一铂金属柱状体。
本实用新型设计原理以及带来的效果是：本实用新型芯体设计为环状结构，即由工作电极、电解液催化反应层、参考电极层以及气体扩散层组成，并以气体扩散层的外周面作为气体接受面，与现有技术相比，在同等的外形体积下，气体接受面的面积更大，故而能使被测气体呈立体状，更均匀地扩散至传感器内部，充分地进行反应，有效提高了灵敏度和响应时间，使响应时间能提高到10s以下。
附图说明
附图1为本实用新型实施例环状芯体的示意图；
附图2为附图1的A-A剖面示意图；
附图3为本实用新型实施例环状芯体应用时的示意图。
以上附图中：1、工作电极；2、电解液催化反应层；3、参考电极层；4气体扩散层；5、芯体；6、进气通透膜；7、出气通透膜；8、气流通道。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：参见附图1～3所示：
一种新型电化学气体传感器的环状芯体5，所述芯体5为圆柱形，由工作电极1、电解液催化反应层2、参考电极层3以及气体扩散层4组成。
所述工作电极1位于芯体5圆柱形的轴心处，从工作电极1向外依次同轴心环设所述电解液催化反应层2、参考电极层3以及气体扩散层4，气体扩散层4的外周面作为气体接受面。
所述电解液催化反应层2主体为高分子多孔膜，在该高分子多孔膜的各孔中充填有由催化剂、石墨粉和电解质三者混合而成的胶体。具体，高分子多孔膜的材质应选用与被测气体不反应的材质，如当本实施例专用于检测甲醛时，高分子多孔膜可具体采用聚四氟乙烯材质。催化剂也具体根据被测气体来选择，如专用于检测甲醛时，催化剂可采用纳米级铂粉。所述电解液的具体成份也需根据被测气体来选择，如专用于检测甲醛时，可采用甲酸。
所述参考电极层3，也可称为阴极层，具体为一贵金属环状体；工作电极1，具体为一铂金属柱状体。
所述气体扩散层4为高惰性聚烯烃类材料做成的多孔网状体。
本实施例，应用时，可参见附图3所示，以壳体对本实例环状芯体封装，将环状芯体5的上端面和下端面封闭，在环状芯体5的上端处设进气口和进气通透膜6，在环状芯体5的下端处设出气口和出气通透膜7，并在壳体中设有气流通道8，该气流通道8将环状芯体5的外周面一周的空间与进气通透膜6、出气通透膜7相连通。
本实施例，以甲醛的检测为例，工作原理是：被测的含有游离态甲醛分子的气体经进气通透膜6进入传感器内，并由环状芯体5的外周面扩散层（即气体接受面）快速渗透入环状芯体5的内部，气体中的游离态甲醛分子在“电解液催化反应层2”中的电解液和催化物质的作用下和水分子作用，发生了氧化还原反应：HCHO+H2O→CO2+4H++4e-，引起电子的转移，在外加电势作用下形成与被测甲醛浓度成正比的电极电流。
本实施例与现有技术相比，在同等的外形体积下，气体接受面的面积更大，故而能使被测气体呈立体状，更均匀快速扩散至传感器内部，充分地进行反应，有效提高了灵敏度和响应时间，使响应时间能提高到10s以下。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种新型电化学气体传感器的环状芯体，其特征在于：所述芯体（5）为圆柱形，由工作电极（1）、电解液催化反应层（2）、参考电极层（3）以及气体扩散层（4）组成；所述工作电极（1）位于芯体（5）圆柱形的轴心处，从工作电极（1）向外依次同轴心环设所述电解液催化反应层（2）、参考电极层（3）以及气体扩散层（4）；所述气体扩散层（4）的外周面作为气体接受面。
2.根据权利要求1所述的新型电化学气体传感器的环状芯体，其特征在于：所述气体扩散层（4）为高惰性聚烯烃类材料做成的多孔网状体。
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| CN105388937A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-09 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于气体传感器的精准恒温控制方法及装置 |
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