CN2508222Y - 固体聚合物电解质一氧化碳传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种固体聚合物电解质(SPE)一氧化碳传感器,它主要由传感器芯片、透气隔板(5)、小气孔(7、8)、样气室(9)、传感器外壳(10)构成,其中传感器芯片是以固体聚合物作为电解质,以贵金属粉末用粘合剂粘接的防水催化剂膜作为工作电极(2)、辅助电极(3)、参比电极(4),固体聚合物电解质膜(1)与电极通过热压结合成一体。它是一种不含流动电解液,也不含蓄水槽的全固态、恒电势电解电流型固体聚合物电解质一氧化碳传感器,与传统的一氧化碳电化学传感器相比,本传感器具有体积小、精度高、响应快、寿命长等优点。它可用于工业过程CO浓度的监控、煤矿井下CO浓度的报警以及家庭煤气、石油液化气等可燃有毒气体的泄漏报警。
Description
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种一氧化碳传感器，特别是以固体聚合物作为电解质的SPE-CO传感器。
(二)背景技术：
传统的一氧化碳电化学传感器(H.W.Bay，Electrochemical Technique for theMeasurement of Carbon Monoxide，Analytical Chemistry(46)12，1837(1974)由于含有流动电解质溶液，如酸、碱等，因而往往存在漏液、腐蚀、干涸等种种弊病。此外还因这种传感器除有工作电极、辅助电极、参考电极三个电极外，还需要一个电液贮藏室故传感器体积较大，不利于小型化。
(三)发明创造内容：
本实用新型的目的在于：制作一种全固态无流动电解液，结构紧凑，体积小，以固体聚合物作为电解质的一氧化碳传感器。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型由传感器芯片、透气隔板、多孔塑料片、小气孔、样气室、传感器外壳构成，传感器芯片上的工作电极一侧与样气室相通，辅助电极、参比电极位于传感器芯片另一侧，分别和相应的小气孔相连并和大气环境相通，经酸处理后的多孔塑料片与辅助电极、参比电极相邻。
传感器芯片是以固体聚合物为电解质，以贵金属粉末用粘合剂粘接成的防水催化剂膜作为工作电极、辅助电极、参比电极，三个电极上分别有导线引出，并与固体聚合物电解质膜通过热压结合成一体。
该一氧化碳传感器采用恒电位电解方式使工作电极电势恒定在某一电势上(150或200mV相对空气参比电极)，样气中的一氧化碳在工作电极上氧化给出电流，且此电流大小与样气中CO的浓度成正比(在0-1000PPm范围)。
与已有传统的一氧化碳传感器相比较，本实用新型的特点是：
1.工作电极、辅助电极、参比电极同在一片固体聚合物电解质膜上，结构紧凑，且不含流动电解质溶液，体积远小于传统一氧化碳传感器。
2.本传感器不存在漏液、腐蚀、干涸等问题，采用酸处理的多孔塑料片，可自动调节环境湿度的影响，因此本传感器寿命长。传统一氧化碳传感器一般使用寿命一年左右，本实用新型的使用寿命大于二年。
(四)图面说明：
图1为本实用新型传感器芯片结构示意图。
图2为本实用新型结构示意图。
(五)具体实施方式：
本实用新型由传感器芯片、透气隔板5、多孔塑料片6、小气孔(7、8)、样气室9、传感器外壳10构成，传感器芯片上的工作电极2一侧与样气室9相通，辅助电极3、参比电极4在传感器芯片另一侧分别和相应的小气孔(8、7)相连并和大气环境相通，经酸处理后的多孔塑料片6与辅助电极3、参比电极4相邻。
传感器芯片是以全氟磺酸阳离子交换膜(Nafion膜)1取代传统的流动电解质溶液，以贵金属粉末用聚四氟乙烯粘接的防水催化剂膜作为电极，工作电极2、辅助电极3、参比电极4与Nafion膜1通过热压结合而成，三个电极上分别有导线引出。
该一氧化碳传感器采用恒电位电解方式使工作电极电势恒定在某一电势上(150或200mV相对空气参比电极)，样气中的一氧化碳在工作电极上氧化给出电流，且此电流大小与样气中CO的浓度成正比(在0-1000PPm范围)。
1.传感器芯片制备
按公知的化学还原方法制备贵金属催化剂粉末及防水催化剂膜(其贵金属可以是铂，也可以是金等等)。裁取防水催化剂膜其圆直径分别为Φ＝8mm，Φ＝5mm，Φ＝3mm。裁取Nafionl17膜其圆直径Φ＝16mm，在蒸馏水中将Nafion膜煮沸1小时，然后将上述三片不同尺寸的防水催化剂膜按图1所示的位置及排列方式热压在Nafion膜上(温度80-120℃，压力100kg/cm2)分别作为工作电极2、辅助电极3和参比电极4。
2.装配工艺
先裁取孔率约80％的多孔塑料片6一块，其大小与传感器外壳10匹配，经酸处理后放入传感器底部，然后在其上放入传感器芯片，在此芯片上放入透气隔板5，最后将传感器外壳10的上盖旋紧使之固定。
Claims (2)
1.一种固体聚合物电解质一氧化碳传感器，其特征在于：由传感器芯片、透气隔板(5)、多孔塑料片(6)、小气孔(7、8)、样气室(9)、传感器外壳(10)构成，传感器芯片一侧和透气隔板(5)相邻且与样气室(9)相通，另一侧和经酸处理后的多孔塑料片(6)相连，多孔塑料片(6)上有小气孔(7、8)使传感器芯片与大气环境相通。
2.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质一氧化碳传感器，其特征在于：传感器芯片是以固体聚合物为电解质，以贵金属粉末用粘合剂粘接的防水催化剂膜作为工作电极(2)、辅助电极(3)、参比电极(4)，固体聚合物电解质膜(1)与电极通过热压结合成一体，电极上有导线引出，工作电极(2)位于传感器芯片与样气室(9)相通的一侧，辅助电极(3)、参比电极(4)位于另一侧且分别与小气孔(8、7)相通。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102770368A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-11-07 | 阿莫绿色技术有限公司 | 利用颗粒型电极的金属纳米粒子制备装置及其方法 |
| CN101458225B (zh) * | 2008-12-26 | 2012-12-26 | 尚沃医疗电子无锡有限公司 | 电化学气体传感器 |
| CN106596686A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-04-26 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种用于固体聚合物电解质燃料电池和水电解电催化剂性能的评价装置和评价方法 |
| CN106932451A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-07 | 无锡雷宏美电子科技有限公司 | 电化学一氧化碳传感器 |
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