CN203069550U - 一种固体电解质co2气体传感器 - Google Patents

一种固体电解质co2气体传感器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种固体电解质CO2气体传感器，包括固体电解质基板，在固体电解质基板的一侧的表面上与固体电解质基板相接依次设置的导电膜、SiO2绝缘层，以及设置在固体电解质基板的另一侧的表面上的加热部，在所述SiO2绝缘保护层上沉积有LaF3固体电解质薄膜，所述LaF3固体电解质薄膜上凸出设置有两个Pt导电薄膜，在所述两个Pt导电薄膜上分别形成有反应电极和参比电极。本实用新型采用LaF3固体电解质薄膜，传感器可以在常温下爱对气体进行检测，省去了传统的预热过程，响应速度提高。在所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝，既可以维持高的检测灵敏度和检测电极的检测强度，又能可以充分防止结露。

Description

一种固体电解质CO2气体传感器
技术领域
本实用新型涉及化学气体传感器技术领域，具体涉及一种固体电解质CO2气体传感器。
背景技术
固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。20世纪70年代开始，固体电解质气体传感器由于电导率高、灵敏度和选择性好，获得了迅速的发展，现在几乎应用于环保、节能、矿业、汽车工业等各个领域，其产量大、应用广。固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。其原理是气敏材料在接触待检测气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度。常见的固体电解质有Y2O3-ZrO2(YSZ)、Li3PO4、NASICON等。
目前CO2常规固定电解质气体传感器已取得很大发展，市场上已有通过传统加工方式制备的CO2传感器产品，这些传感器产品采用了传统的加工工艺如烧结、粘结等把固定电解质、电极、加热器等基层在一起，这使得传感器存在体积大、功率大、稳定性差和一致性不佳等问题。另外，现有的固定电解质制备的电位型CO2传感器，其电解质均需要在高温下才能工作。
中国实用新型CN 202421118 U公布了一种用来检测CO2气体浓度的气体传感器芯片，包括玻璃基底，在玻璃基底上采用微电子工艺加工有加热电极和敏感电极，在加热电极和敏感电极上烧结有敏感材料。上述结构制成的气体传感器虽然能够实现整个元件的结构简单，体积小，成本低，但上述结构的CO2传感器其电解质材料依然需要在高温下工作，导致只能在加热装置的协助下才能对气体进行检测，给使用带来不便。同时，该气体传感器中的敏感材料往往容易受检测环境气氛中水分的影响。如在非工作状态时，环境气氛中的水分凝结而附着在气体传感器检测部的表面，导致传感器工作时受到干扰。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种在常温下也能正常对CO2气体浓度进行检测的固体电解质CO2气体传感器。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种固体电解质CO2气体传感器，包括固体电解质基板，在固体电解质基板的一侧的表面上与固体电解质基板相接依次设置的导电膜、SiO2绝缘层，以及设置在固体电解质基板的另一侧的表面上的加热部，在所述SiO2绝缘保护层上沉积有LaF3固体电解质薄膜，所述LaF3固体电解质薄膜上凸出设置有两个Pt导电薄膜，在所述两个Pt导电薄膜上分别形成有反应电极和参比电极。
作为本实用新型的一种改进，所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝层。
具体的，所述氧化铝层包括吸附水分且具有被检测气体能够透过的细孔径的多孔体。优选的，所述多孔体的孔径为0.3～1nm。
本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、采用LaF3固体电解质薄膜，传感器可以在常温下爱对气体进行检测，省去了传统的预热过程，功耗降低，响应速度提高。
2、在所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝层，既可以维持高的检测灵敏度和检测电极的检测强度，又能可以充分防止结露。
3、本实用新型采用MEMS技术在固体电解质基板上通过沉积工艺将加热、介电层、电极等集成在一起，而不是采用传统的粘结、装卡等方法，传感器体积减小，功耗降低，响应速度提高，封装方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实用新型提供一种固体电解质CO2气体传感器，包括固体电解质基板1，在固体电解质基板1的一侧的表面上与固体电解质基板相接依次设置的导电膜2、SiO2绝缘层3，以及设置在固体电解质基板1的另一侧的表面上的加热部4，在所述SiO2绝缘层3上沉积有LaF3固体电解质薄膜5，所述LaF3固体电解质薄膜5上凸出设置有两个Pt导电薄膜6，在所述两个Pt导电薄膜6上分别形成有反应电极7和参比电极8。
LaF3(氟化镧)在常温状态下具有较高的电导率，是一种理想的常温固体电解质。其可以避免ZrO2、O2等固定电解质类气体传感器高温下加热的缺点，从而可以大幅度简化传感器结构，延长传感器使用寿命、提高传感器使用性能。本实用新型采用LaF3固体电解质薄膜，传感器可以在常温下爱对气体进行检测，省去了传统的预热过程，响应速度提高。此外，采用MEMS技术在固体电解质基板上通过沉积工艺将加热、介电层、电极等集成在一起，与现有采用导电胶连接反应电极与固体电解质的方法相比，可避免电子导体（导电胶中的金属）阻碍离子在Pt或LaF3界面传导的不足，提高传感器灵敏度、响应时间等性能。
作为本实用新型的一种改进，所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝层9。在所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝层，既可以维持高的检测灵敏度和检测电极的检测强度，又能可以充分防止结露。由于氧化铝与气体传感器气体元器件一体化，故装置可小型化；气体传感器在非工作时氧化铝层说吸附的水分，起动后因来自加热部40的热传导而被加热并从氧化铝层被除去，水分的去除效率不容易降低。
具体的，所述氧化铝层包括吸附水分且具有被检测气体能够透过的细孔径的多孔体。
优选的，所述多孔体的孔径为0.3～1nm。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种固体电解质CO2气体传感器，包括固体电解质基板，在固体电解质基板的一侧的表面上与固体电解质基板相接依次设置的导电膜、SiO2绝缘层，以及设置在固体电解质基板的另一侧的表面上的加热部，在所述SiO2绝缘层上沉积有LaF3固体电解质薄膜，所述LaF3固体电解质薄膜上凸出设置有两个Pt导电薄膜，在所述两个Pt导电薄膜上分别形成有反应电极和参比电极。
2.根据权利要求1所述固体电解质CO2气体传感器，其特征在于：所述反应电极的表面覆盖有用于除去气氛中的水分的氧化铝层。
3.根据权利要求2所述固体电解质CO2气体传感器，其特征在于：所述氧化铝层包括吸附水分且具有被检测气体能够透过的细孔径的多孔体。
4.根据权利要求3所述固体电解质CO2气体传感器，其特征在于：所述多孔体的孔径为0.3～1nm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093164B (zh) * 2016-07-11 2018-06-08 郑州炜盛电子科技有限公司 常温固体电解质co2传感器及其制备方法
CN111487290A (zh) * 2020-04-15 2020-08-04 电子科技大学 一种具有抗湿性的聚苯胺基氨气传感器及其制备方法

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