CN215415337U - 一种二氧化碳浓度检测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二氧化碳浓度检测传感器，包括隔热外壳和支撑基底，隔热外壳的内腔中以支撑基底为中心呈上下对立设有两个加热片，每个加热片均电性连接热电偶的输出端，阳极集流场壳设置在阴极集流场壳的上方，阴极集流场壳位于支撑基底下方，支撑基底的上表面与阳极集流场壳的下表面之间设有阳极催化板，且支撑基底的下表面与阴极集流场壳的上表面之间设有阴极催化板。本实用新型的传感器可以在高温环境下进行工作，整体结构设置合理，通过检测电路中电流信号，来达到检测二氧化碳浓度的效果，整体的检测过程稳定，检测精度更高，可适用于低浓度检测，造价材料成本更加低廉。

Description

一种二氧化碳浓度检测传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种二氧化碳浓度检测传感器。

背景技术

市场上常见，用于监测CO2浓度的传感器主要分为红外吸收型、电化学型、热导型、质量敏感型和半导体型；具体的，红外吸收型基于气体的吸收光谱随物质的不同而存在差异的原理制成的，红外吸收型在目前市场上二氧化碳红外气体分析仪应用最广泛，但价格成本高昂；电化学型,电化学型分为电位型、电流型和电容型，固体电解质二氧化碳传感器的原理是气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体体积分数。电化学型用于连续监测CO2浓度，受气体分压影响大，检测精度低；热导型是基于二氧化碳与其他气体热传导率的不同，其主要用于检测大量程，百分比含量的二氧化碳的浓度；质量敏感型，质量敏感型传感器本身对气体或蒸气不具有选择性，其作为化学传感器的选择性仅仅依赖于表面涂层物质的性质，其缺点造价高，未商品化；半导体型，半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，由于受温度的影响较大，目前在业界不受欢迎，应用很少。

基于上述现阶段常规的CO2浓度传感器，传统的造价材料成本高，检测精度一般，容易受限，没有一个可以在高温环境中，对化工、火电设备排气进行检测的CO2浓度传感器，为此，我们提出了一种二氧化碳浓度检测传感器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种二氧化碳浓度检测传感器，目的在于此传感器可以在高温环境下进行工作，整体结构设置合理，检测过程稳定，检测精度更高，可适用于低浓度检测，能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种二氧化碳浓度检测传感器，包括隔热外壳和支撑基底，所述隔热外壳的内腔中以支撑基底为中心对称设有两个加热片，每个所述加热片均电性连接热电偶的输出端，所述热电偶的输入端设置在隔热外壳的外侧，每个所述加热片靠近所述支撑基底的一侧外壁上设有阳极集流场壳和阴极集流场壳，所述阳极集流场壳设置在阴极集流场壳的上方，所述阳极集流场壳的一侧设有阳极气体排入口，且阳极集流场壳远离所述阳极气体排入口的一侧设有阳极气体排出口，所述阴极集流场壳的一侧设有阴极气体进入口，且阴极集流场壳远离所述阴极气体进入口的一侧设有阴极气体排出口，所述阴极集流场壳位于支撑基底下方，所述支撑基底的上表面与所述阳极集流场壳的下表面之间设有阳极催化板，且支撑基底的下表面与所述阴极集流场壳的上表面之间设有阴极催化板。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述阳极气体排入口通过螺纹连接阳极流场堵头，所述阳极流场堵头的螺帽端部设于所述隔热外壳的侧方外壁。

基于上述，通过阳极流场堵头在阳极气体排入口的设置，实现了阳极气体排入口的开放和关闭，可以根据系统需求，能够适用于并入已有工作系统进行主动监测的工作，进而能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述隔热外壳包括相同规格的上壳和下壳，所述上壳和下壳之间通过紧固件连接。

基于上述，隔热外壳可采用耐高温、耐腐蚀和抗压的金属材料，通过螺栓进行封装，使得传感器整体结构稳定、抗压、耐高温和耐腐蚀。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述阳极催化板上均匀分布有阳极催化剂，所述阴极催化板上均匀分布有阴极催化剂，所述阳极催化板、支撑基底和阴极催化板均设为圆板。

基于上述，阳极催化板和阴极催化板设置合理，催化剂反应全面均匀，检测精度高。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述阳极气体排入口的输出端和阳极气体排出口的输入端均对应的接通所述阳极催化板；所述阴极气体进入口的输出端和阴极气体排出口的输入端均对应的接通所述阴极催化板。

基于上述，阳极催化板和阴极催化板的设置，阴极气体在催化剂作用下发生反应，在阳极催化剂作用下析出二氧化碳和氧气，通过检测电路中对应不同浓度的二氧化碳浓度的电流信号，检测二氧化碳浓度。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述阳极催化板的上方和阴极催化板的下方均设有绝缘垫，所述绝缘垫包裹在支撑基底的侧方，且绝缘垫设于阳极集流场壳和阴极集流场壳之间。

基于上述，绝缘垫具有很好的绝缘和密封效果。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，所述阳极气体排入口、阳极气体排出口、阴极气体进入口和阴极气体排出口均设于隔热外壳侧壁的中间部，并与所述热电偶之间设为垂直。阳极气体排入口和阴极气体进入口可排入气体，阳极气体排出口和阴极气体排出口排出气体。

优选地，上述一种二氧化碳浓度检测传感器中，每个所述热电偶与对应的加热片之间均采用固定法兰连接，且热电偶与隔热外壳的侧壁之间采用螺纹连接。

基于上述，热电偶安装结构设置合理，结构稳定且便于安装。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的传感器可以在高温环境下进行工作，整体结构设置合理，通过检测电路中电流信号，来达到检测二氧化碳浓度的效果，整体的检测过程稳定，检测精度更高，可适用于低浓度检测，造价材料成本更加低廉；

（2）同时与传统被动式环境监测相比，能够适用于并入已有工作系统进行主动监测的工作，进而能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求，有利于气体检测与环境大气的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中二氧化碳浓度检测传感器的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型实施例中二氧化碳浓度检测传感器的整体剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例中二氧化碳浓度检测传感器的原理图。

图中标号：1、隔热外壳；2、热电偶；3、加热片；4、阳极集流场壳；5、阳极催化板；6、支撑基底；7、阴极催化板；8、绝缘垫；9、阴极集流场壳；10、阳极流场堵头；11、阴极气体进入口；12、阴极气体排出口；13、阳极气体排出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图2所示，本实施例为一种二氧化碳浓度检测传感器，包括用于封装的隔热外壳1和支撑基底6，该隔热外壳1的内腔中，以支撑基底6为中心呈上下对立设有两个加热片3，每个该加热片3均电性连接热电偶2的输出端，该热电偶2的输入端设置在隔热外壳1的外侧，每个该加热片3靠近该支撑基底6的一侧外壁上设有阳极集流场壳4和阴极集流场壳9，该阳极集流场壳4设置在阴极集流场壳9的上方，该阳极集流场壳4的一侧设有阳极气体排入口，且阳极集流场壳4远离该阳极气体排入口的一侧设有阳极气体排出口13，该阴极集流场壳9的一侧设有阴极气体进入口11，且阴极集流场壳9远离该阴极气体进入口11的一侧设有阴极气体排出口12，阴极集流场壳9位于支撑基底6下方，该支撑基底6的上表面与该阳极集流场壳4的下表面之间设有阳极催化板5，且支撑基底6的下表面与该阴极集流场壳9的上表面之间设有阴极催化板7。

具体的，该阳极气体排入口、阳极气体排出口13、阴极气体进入口11和阴极气体排出口12均设于隔热外壳1侧壁的中间部，并与该热电偶2之间设为垂直，阳极气体排入口和阴极气体进入口11可排入气体，阳极气体排出口13和阴极气体排出口12排出气体。该阳极催化板5上均匀分布有阳极催化剂，该阴极催化板7上均匀分布有阴极催化剂，该阳极催化板5、支撑基底6和阴极催化板7均设为圆板，阳极催化板5和阴极催化板7设置合理，催化剂反应全面均匀，检测精度高。

请参阅图1-图3所示，该阳极气体排入口的输出端和阳极气体排出口13的输入端均对应的接通该阳极催化板5；该阴极气体进入口11的输出端和阴极气体排出口12的输入端均对应的接通该阴极催化板7，阳极催化板5和阴极催化板7的设置，阴极气体在催化剂作用下发生反应，在阳极催化剂作用下析出二氧化碳和氧气，通过检测电路中对应不同浓度的二氧化碳浓度的电流信号，检测二氧化碳浓度。

同时本实施例该隔热外壳1包括相同规格的上壳和下壳，该上壳和下壳之间紧固连接，隔热外壳1可采用耐高温、耐腐蚀和抗压的金属材料，通过螺栓进行封装，使得传感器整体结构稳定、抗压、耐高温和耐腐蚀。较佳的，每个该热电偶2与对应的加热片3之间均采用固定法兰连接，且热电偶2与隔热外壳1的侧壁之间采用螺纹连接，热电偶2安装结构设置合理，结构稳定且便于安装。进一步的，该阳极催化板5的上方和阴极催化板7的下方均设有绝缘垫8，该绝缘垫8包裹在支撑基底6的侧方，且绝缘垫8设于阳极集流场壳4和阴极集流场壳9之间，绝缘垫8具有很好的绝缘和密封效果。

基于上述，此传感器可以在高温环境下进行工作，整体结构设置合理，通过检测电路中电流信号，来达到检测二氧化碳浓度的效果，整体的检测过程稳定，检测精度更高，可适用于低浓度检测，造价材料成本更加低廉。

需要注意的，该阳极气体排入口通过螺纹连接阳极流场堵头10，该阳极流场堵头10的螺帽端部设于该隔热外壳1的侧方外壁，通过阳极流场堵头10在阳极气体排入口的设置，实现了阳极气体排入口的开放和关闭，可以根据系统需求，能够适用于并入已有工作系统进行主动监测的工作，进而能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求。与传统被动式环境监测相比，能够适用于并入已有工作系统进行主动监测的工作，进而能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求，有利于碳中和的气体检测与环境大气的保护。

本实用新型的一种具体实施，如图2-图3所示，在使用时，被检测气体从阴极气体 进入口11排入，可排至阴极催化板7上，该阳极催化板5上均匀分布有阳极催化剂，该阴极催 化板7上均匀分布有阴极催化剂，阴极气体在阴极催化板7上与催化剂作用，发生反应，阴极 反应化学式为：

；在外加电位作用下，促进熔融态（500摄氏 度）下游离的碳酸根离子从阴极向阳极传导，阳极反应化学式为：

，在阳极催化剂作用下析出二氧化碳和氧气，通过检测电路 中对应不同浓度的二氧化碳浓度的电流信号之间的关系，来检测二氧化碳浓度。同时与传 统被动式环境监测相比，此二氧化碳浓度传感器能够适用于并入已有工作系统进行主动监 测的工作，进而能够适用于化工，火电高温废气直接检测是否符合排放要求，有利于碳中和 的气体检测与环境大气的保护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：包括隔热外壳（1）和支撑基底（6），所述隔热外壳（1）的内腔中以支撑基底（6）为中心对称设有两个加热片（3），每个所述加热片（3）均电性连接热电偶（2）的输出端，所述热电偶（2）的输入端设置在隔热外壳（1）的外侧，每个所述加热片（3）靠近所述支撑基底（6）的一侧外壁上设有阳极集流场壳（4）和阴极集流场壳（9），所述阳极集流场壳（4）的一侧设有阳极气体排入口，且阳极集流场壳（4）远离所述阳极气体排入口的一侧设有阳极气体排出口（13）；所述阴极集流场壳（9）的一侧设有阴极气体进入口（11），且阴极集流场壳（9）远离所述阴极气体进入口（11）的一侧设有阴极气体排出口（12），所述支撑基底（6）的上表面与所述阳极集流场壳（4）的下表面之间设有阳极催化板（5），且所述支撑基底（6）的下表面与阴极集流场壳（9）的上表面之间设有阴极催化板（7）。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述阳极气体排入口连接阳极流场堵头（10），所述阳极流场堵头（10）的螺帽端部设于所述隔热外壳（1）的侧方外壁。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述隔热外壳（1）包括相同规格的上壳和下壳，所述上壳和下壳之间通过紧固件连接。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述阳极催化板（5）上均匀分布有阳极催化剂，所述阴极催化板（7）上均匀分布有阴极催化剂，所述阳极催化板（5）、支撑基底（6）和阴极催化板（7）均设为圆板。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述阳极气体排入口的输出端和阳极气体排出口（13）的输入端均对应的接通所述阳极催化板（5）；所述阴极气体进入口（11）的输出端和阴极气体排出口（12）的输入端均对应的接通所述阴极催化板（7）。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述阳极催化板（5）的上方和阴极催化板（7）的下方均设有绝缘垫（8），所述绝缘垫（8）包裹在支撑基底（6）的侧方，且绝缘垫（8）设于阳极集流场壳（4）和阴极集流场壳（9）之间，所述阳极集流场壳（4）设置在所述阴极集流场壳（9）的上方，所述阴极集流场壳（9）位于支撑基底（6）下方。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：所述阳极气体排入口、阳极气体排出口（13）、阴极气体进入口（11）和阴极气体排出口（12）均设于隔热外壳（1）侧壁的中间部。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种二氧化碳浓度检测传感器，其特征在于：每个所述热电偶（2）与对应的加热片（3）之间均采用固定法兰连接，且热电偶（2）与隔热外壳（1）的侧壁之间采用螺纹连接。

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