CN217901620U - 一种电化学co传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电化学CO传感器，包括：传感器主体，所述传感器主体的内部设有储水槽和多孔基材，所述多孔基材包覆在所述储水槽的外圆周，以减缓所述储水槽中的水分蒸发；膜电极，其一侧设置有对电极，另一侧设置有工作电极，所述膜电极位于所述传感器主体内，且位于所述储水槽和所述多孔基材的上方；导电金属片，设在所述膜电极的上下侧；气体扩散层，设在所述膜电极和所述导电金属片之间。本实用新型通过采用在传感器主体的内部储水槽中增加多孔基材控水，有效减缓水分蒸发，延长传感器使用寿命，且整体结构小巧、紧凑，能够应用于各种小型设备中。

Description

一种电化学CO传感器

技术领域

本实用新型涉及CO气体传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种电化学CO传感器。

背景技术

电化学CO传感器一般使用含酸性电解液的液态电解质传感器，不仅可以在室温条件下工作，而且传感器响应输出信号大，灵敏度高，同时也有效地避免了一氧化碳因与氧气直接接触而发生爆炸的危险，但是它也存在着难以克服的缺点：电解液的蒸发或污染常导致传感器信号衰竭，使用寿命缩短；另外，催化剂长期与电解液直接接触，反应的有效区域，即气、液、固三相界面容易发生移动，使催化活性降低；在干燥的气氛中，特别是在通气条件下，传感器的电解液很容易失水而干涸，致使传感器失效；此外，还容易发生漏液现象，腐蚀电子线路。

实用新型内容

本实用新型主要解决的问题是：电化学CO传感器高温下水分易挥发造成传感器使用寿命短的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电化学CO传感器，包括：

传感器主体，所述传感器主体的一侧内部形成有储水槽，所述储水槽内浸设有多孔基材，以减缓所述储水槽中的水分蒸发；

膜电极，其一侧设置有对电极，另一侧设置有工作电极，所述膜电极位于所述传感器主体内，且位于所述储水槽和所述多孔基材的上方；

导电金属片，设在所述膜电极的上下侧，且位于所述传感器主体内远离所述储水槽的一侧；

气体扩散层，设在所述膜电极和所述导电金属片之间。

进一步的，还包括封堵在所述传感器主体开口处的封孔体，所述封孔体包括相互嵌套连接的金属托盘和金属凸台，所述金属托盘位于所述导电金属片的上侧，所述金属凸台位于所述金属托盘的上表面。

进一步的，所述导电金属片包括上导电金属片和下导电金属片，所述上导电金属片设在所述封孔体的下表面，并与所述封孔体电性连接，所述下导电金属片设在所述传感器主体的颈部，并与所述传感器主体电性连接。

进一步的，所述气体扩散层包括上气体扩散层和下气体扩散层，所述上气体扩散层位于所述膜电极和所述上导电金属片之间，所述下气体扩散层位于所述膜电极和所述下导电金属片之间。

进一步的，所述上导电金属片的中心开设有第一中心孔，外部气体适于通过所述第一中心孔经所述上气体扩散层到达所述膜电极的一侧面；

所述下导电金属片的中心开设有第二中心孔，所述储水槽中的水分适于通过所述第二中心孔挥发经所述下气体扩散层到达所述膜电极的另一侧面。

进一步的，所述膜电极包括质子导体膜以及分别设置在所述质子导体膜两侧面的工作电极和对电极。

进一步的，所述质子导体膜为固体高分子质子导体膜。

进一步的，还包括环状塑料垫圈和环状绝缘体，所述环状塑料垫圈放置在所述下导电金属片的上表面，所述环状绝缘体放置在所述环状塑料垫圈的上表面。

进一步的，还包括过滤棉和透气膜，所述过滤棉填充在所述金属托盘和所述金属凸台围成的内部空间内，所述金属托盘的底部开设有进气孔，所述透气膜盖设在所述进气孔上。

进一步的，所述多孔基材的孔径为0.1-100微米，且所述多孔基材为由海绵、陶瓷、玻璃棉中的一种或两种以上混合制作而成。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1、本实用新型中的电化学CO传感器，采用多孔基材的蓄水作用，当蓄水槽供给水蒸气时，利用多孔基材的吸水作用，从而控制蓄水槽中的水分减缓挥发，提高了传感器寿命；多孔基材结构小巧，可以减少传感器体积，特别适合在便携发电机中有限的空间中使用，不受湿度影响，具有功耗低、寿命长等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一个实施例提供的电化学CO传感器结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例提供的传感器主体的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例提供的传感器主体、导电金属片、气体扩散层和膜电极的安装结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例提供的封孔体、过滤棉和透气膜的安装结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例提供的导电金属片、气体扩散层和膜电极的安装结构示意图。

附图标记说明：

1-传感器主体；11-储水槽；12-多孔基材；2-导电金属片；21-上导电金属片；211-第一中心孔；22-下导电金属片；221-第二中心孔；3-环状塑料垫圈；4-气体扩散层；41-上气体扩散层；42-下气体扩散层；5-膜电极；6-封孔体；61-金属托盘；611-进气孔；62-金属凸台；7-过滤棉；8-环状绝缘体；9-透气膜。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、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实施方式中。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实施方式。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实施方式以合适的方式结合。

请参照图1-5所示，本实用新型实施例提供一种电化学CO传感器，所述电化学CO传感器包括传感器主体1、膜电极5、导电金属片2和气体扩散层4，其中：

传感器主体1的一侧内部形成有储水槽11，储水槽11主要用来盛装液体用，储水槽11内浸设有多孔基材12，以减缓储水槽11中的水分蒸发。

具体到本实施例当中，传感器主体1设置为瓶状结构，其顶部具有开口，传感器主体1远离开口的一侧内部形成储水槽11，多孔基材12设在储水槽 11内，并且多孔基材12与传感器主体1的内壁之间具有空隙，在空隙内填充水分，以将多孔基材12完全包覆在储水槽11内。

膜电极5的一侧设置有对电极，另一侧设置有工作电极，膜电极5位于传感器主体1内，且位于储水槽11和多孔基材12的上方。

导电金属片2设在膜电极5的上下侧；气体扩散层4设在膜电极5和导电金属片2之间。

由此，通过多孔基材12的蓄水作用，以减缓储水槽11内的水分蒸发，不仅可以提高传感器寿命。还可以减少传感器体积，使传感器结构小巧化，特别适合在通用发电机中有限的空间中使用，结构小巧，不受湿度影响。

需要特别说明的是，在本实施例中，传感器采用了多孔基材12的吸水方式，多孔基材12的空隙率高，在内部产生毛细现象，吸收大量水分，在70℃高温下水损失明显比不采用多孔基材失水要缓慢。

多孔基材12设置在储水槽11的内部，可以以多个小圆片基材完全填满内部，也可以采用一整块圆片基材填满内部。并且储水槽11中采用的二次水，不会含有营养成分，因而杂菌不会繁殖，无需担心杂菌造成膜电极MEA的污染问题。

具体地，请参阅图4所示，在本实用新型的实施例当中，电化学CO传感器还包括封堵在传感器主体1开口处的封孔体6，封孔体6包括相互嵌套连接的金属托盘61和金属凸台62，金属托盘61位于导电金属片2的上侧，金属凸台62位于金属托盘61的上表面。

具体地，请参阅图3所示，在本实用新型的实施例当中，导电金属片2 包括上导电金属片21和下导电金属片22，上导电金属片21设在封孔体6的下表面，并与封孔体6电性连接，下导电金属片22设在传感器主体1的颈部，并与传感器主体1电性连接。

具体到本实施例当中，下导电金属片22放置在传感器主体1的颈部，颈部的设计是用来稳定安装下导电金属片22，下导电金属片22与传感器主体1 电性接触，主要用来收集对电极的电流。

上导电金属片21设置在环状塑料垫圈3的上方，其为气体扩散的金属片，主要用来收集工作极的电流。

具体地，请参阅图3所示，在本实用新型的实施例当中，气体扩散层4 包括上气体扩散层41和下气体扩散层42，上气体扩散层41位于所膜电极5 和上导电金属片21之间，下气体扩散层42位于膜电极5和下导电金属片22 之间。

具体到本实施例当中，上气体扩散层41和下气体扩散层42夹住膜电极 MEA，靠近收集对电极电流的导电金属片为下扩散电极层，靠近收集工作极的导电金属片为上扩散电极层。

下气体扩散层42放置在下导电金属片22上，下气体扩散层42主要用来使水分透过以及分散对电极处的气体，扩散电极层采用具有炭黑、碳纤维等导电性粒子中加入了氟树脂进行疏水化的通气性膜片，便于气体的流通。

具体地，请参阅图5所示，在本实用新型的实施例当中，上导电金属片 21的中心开设有第一中心孔211，外部气体适于通过第一中心孔211经上气体扩散层41到达膜电极5的一侧面，第一中心孔211主要用来控制气体的进入量。

下导电金属片22的中心开设有第二中心孔221，储水槽11中的水分适于通过第二中心孔221挥发经下气体扩散层42到达膜电极5的另一侧面。

由此，本实施例当中上导电金属片21和下导电金属片22的圆孔采用激光打孔方式，可以精确控制尺寸，使信号值输出一致性较好，解决了采用蚀刻或冲孔造成的金属片中心孔径尺寸偏差大引起的信号一致性差的问题。

具体地，在本实用新型的实施例当中，膜电极5包括质子导体膜以及分别设置在质子导体膜两侧面的工作电极和对电极。

具体到本实施例当中的传感器，传感器具有由质子导体膜、检测电极和对电极构成的MEA的传感器主体，传感器主体的内部设置蓄水槽，蓄水槽用于供给水蒸气。

具体地，在本实用新型的实施例当中，所述质子导体膜为固体高分子质子导体膜。

具体地，请参阅图3所示，在本实用新型的实施例当中，电化学CO传感器还包括环状塑料垫圈3和环状绝缘体8，环状塑料垫圈3放置在下导电金属片22的上表面，环状绝缘体8放置在环状塑料垫圈3的上表面。

具体到本实施例当中，环状塑料垫圈3呈“U”形状，底部为圆环，用来盛放上下扩散电极层夹住的膜电极MEA,侧面为环状，用来使封孔体6以及传感器主体1绝缘不导电。传感器主体1、环状绝缘体8以及封孔体6之间通过铆合的方式密封扣合。

具体地，请参阅图3所示，在本实用新型的实施例当中，电化学CO传感器还包括过滤棉7和透气膜9，过滤棉7填充在金属托盘61和金属凸台62围成的内部空间内，金属托盘61的底部开设有进气孔611，透气膜9盖设在进气孔611上。

由此，过滤棉7和透气膜9可进一步对外部气体进行过滤。

具体地，请参阅图2所示，在本实用新型的实施例当中，多孔基材12的孔径为0.1-100微米，且多孔基材12为由海绵、陶瓷、玻璃棉中的一种或两种以上混合制作而成。

作为本实施例的最佳优选方式，多孔基材12的孔径选取5-50微米为佳，此时能够有效控制水损失的速率，达到使用的最佳状态。利用多孔基材12的吸水作用，从而控制多孔基材中的水分减缓挥发，并且还不会有颗粒堵塞下导电金属片22的第二中心孔221。

另外，多孔基材12的厚度可以采用任何合适的厚度来允许其发挥作用。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围，因此本实用新型专利的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电化学CO传感器，其特征在于，包括：

传感器主体(1)，所述传感器主体(1)的一侧内部形成有储水槽(11)，所述储水槽(11)内浸设有多孔基材(12)，以减缓所述储水槽(11)中的水分蒸发；

膜电极(5)，设在所述传感器主体(1)内，且位于所述储水槽(11)和所述多孔基材(12)的上方；

导电金属片(2)，设在所述膜电极(5)的上下侧，且位于所述传感器主体(1)内远离所述储水槽(11)的一侧；

气体扩散层(4)，设在所述膜电极(5)和所述导电金属片(2)之间。

2.根据权利要求1所述的电化学CO传感器，其特征在于，还包括封堵在所述传感器主体(1)开口处的封孔体(6)，所述封孔体(6)包括相互嵌套连接的金属托盘(61)和金属凸台(62)，所述金属托盘(61)位于所述导电金属片(2)的上侧，所述金属凸台(62)位于所述金属托盘(61)的上表面。

3.根据权利要求2所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述导电金属片(2)包括上导电金属片(21)和下导电金属片(22)，所述上导电金属片(21)设在所述封孔体(6)的下表面，并与所述封孔体(6)电性连接，所述下导电金属片(22)设在所述传感器主体(1)的颈部，并与所述传感器主体(1)电性连接。

4.根据权利要求3所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述气体扩散层(4)包括上气体扩散层(41)和下气体扩散层(42)，所述上气体扩散层(41)位于所述膜电极(5)和所述上导电金属片(21)之间，所述下气体扩散层(42)位于所述膜电极(5)和所述下导电金属片(22)之间。

5.根据权利要求4所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述上导电金属片(21)的中心开设有第一中心孔(211)，外部气体适于通过所述第一中心孔(211)经所述上气体扩散层(41)到达所述膜电极(5)的一侧面；

所述下导电金属片(22)的中心开设有第二中心孔(221)，所述储水槽(11)中的水分适于通过所述第二中心孔(221)挥发经所述下气体扩散层(42)到达所述膜电极(5)的另一侧面。

6.根据权利要求1所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述膜电极(5)包括质子导体膜以及分别设置在所述质子导体膜两侧面的工作电极和对电极。

7.根据权利要求6所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述质子导体膜为固体高分子质子导体膜。

8.根据权利要求3所述的电化学CO传感器，其特征在于，还包括环状塑料垫圈(3)和环状绝缘体(8)，所述环状塑料垫圈(3)放置在所述下导电金属片(22)的上表面，所述环状绝缘体(8)放置在所述环状塑料垫圈(3)的上表面。

9.根据权利要求2所述的电化学CO传感器，其特征在于，还包括过滤棉(7)和透气膜(9)，所述过滤棉(7)填充在所述金属托盘(61)和所述金属凸台(62)围成的内部空间内，所述金属托盘(61)的底部开设有进气孔(611)，所述透气膜(9)盖设在所述进气孔(611)上。

10.根据权利要求1所述的电化学CO传感器，其特征在于，所述多孔基材(12)的孔径为0.1-100微米，且所述多孔基材(12)为由海绵、陶瓷、玻璃棉中的一种或两种以上混合制作而成。

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