RU2379670C1 - Electrochemical element and method of its manufacturing - Google Patents

Electrochemical element and method of its manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2379670C1
RU2379670C1 RU2008141078/28A RU2008141078A RU2379670C1 RU 2379670 C1 RU2379670 C1 RU 2379670C1 RU 2008141078/28 A RU2008141078/28 A RU 2008141078/28A RU 2008141078 A RU2008141078 A RU 2008141078A RU 2379670 C1 RU2379670 C1 RU 2379670C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid electrolytes
layer
oxygen
oxygen pump
layers
Prior art date
Application number
RU2008141078/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Алексеевна Кораблева (RU)
Елена Алексеевна Кораблева
Валентина Семеновна Якушкина (RU)
Валентина Семеновна Якушкина
Евгений Викторович Некрасов (RU)
Евгений Викторович Некрасов
Надежда Николаевна Саванина (RU)
Надежда Николаевна Саванина
Михаил Юрьевич Русин (RU)
Михаил Юрьевич Русин
Владимир Васильевич Викулин (RU)
Владимир Васильевич Викулин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority to RU2008141078/28A priority Critical patent/RU2379670C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379670C1 publication Critical patent/RU2379670C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention is related to measurement equipment and may be used to manufacture detectors of oxygen concentration measurement in various gases and in wide area of pressures of oxygen partial pressure - from 5 kPa to 100 kPa. Electrochemical element consists of jointly annealed layers and comprises oxygen pump, measurement cell with solid electrolytes from stabilised zirconium dioxide with applied porous platinum electrodes, layer of platinum heater, which is arranged between insulating layers, layer that prevents diffusion of oxygen ions between solid electrolytes of measurement cell and oxygen pump, besides solid electrolytes of oxygen pump and measurement cell are arranged from zirconium dioxide, which is stabilised with yttrium and scandium oxides in cubic crystalline phase in the form of layers with thickness of 10-50 mcm, and layer that prevents diffusion of oxygen ions between solid electrolytes of measurement cell and oxygen pump is made of zirconium dioxide stabilised with magnesium oxide in monoclinic crystalline phase with thickness of 350-600 mcm.
EFFECT: improved accuracy of measurement due to reduction of ionisation and losses of current through solid electrolytes of measurement cell, oxygen pump, increased resistance of electrochemical element to temperature cyclic drops in process of heating up to 700-1000°C and cooling.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изготовления датчиков измерения концентрации кислорода в различных газах (воздух, азот, горючие газы, выхлопные газы автомобилей) и в широкой области давлений парциального давления кислорода (от 5 до 100 кПа).The invention relates to measuring technique and can be used for the manufacture of sensors for measuring oxygen concentration in various gases (air, nitrogen, combustible gases, automobile exhaust gases) and in a wide range of oxygen partial pressure pressures (from 5 to 100 kPa).

Для электрохимического элемента, применяемого для измерения концентрации кислорода, известна конструкция (Патент США №4610741 от 9.09.1986 г. по классу С03В 29/00), которая состоит из совместно спеченных слоев: измерительной ячейки с твердым электролитом из диоксида циркония и пористыми платиновыми электродами, кислородного насоса с твердым электролитом из диоксида циркония и пористыми платиновыми электродами, платинового нагревательного элемента, расположенного между изолирующими слоями из материала на основе оксида алюминия. На электроды кислородного насоса подается ток, и кислород из внешней атмосферы закачивается и выкачивается в полость, находящуюся между слоями твердых электролитов. Концентрация кислорода в данной конструкции пропорциональна времени, за которое из полости выкачивается и закачивается определенное количество кислорода, пропорциональное силе тока, подаваемого на электроды кислородного насоса.For the electrochemical cell used to measure oxygen concentration, a design is known (US Patent No. 4610741 dated 09.09.1986 according to class C03B 29/00), which consists of co-sintered layers: a measuring cell with a solid zirconia electrolyte and porous platinum electrodes , an oxygen pump with a solid zirconia electrolyte and porous platinum electrodes, a platinum heating element located between the insulating layers of an alumina-based material. Current is supplied to the electrodes of the oxygen pump, and oxygen is pumped from the external atmosphere and pumped into the cavity located between the layers of solid electrolytes. The oxygen concentration in this design is proportional to the time during which a certain amount of oxygen is pumped and pumped from the cavity, proportional to the current supplied to the electrodes of the oxygen pump.

Электрохимический элемент такого вида имеет проблему в точности измерения из-за утечки ионов кислорода через твердые электролиты измерительной ячейки и насоса.An electrochemical cell of this kind has a problem in measuring accuracy due to leakage of oxygen ions through the solid electrolytes of the measuring cell and pump.

В техническом решении (патент США №7163609 от 16.01.2007 г. по классу G01N 27/407) эта проблема решается внесением в электрохимический элемент прокладки толщиной 10-200 мкм, в которой находится полость для накачивания и выкачивания кислорода. Этот слой изготавливается из материала на основе оксида алюминия с диоксидом циркония. Для совместимости при нагреваниях и охлаждениях слоев в электрохимическом элементе этого вида к диоксиду циркония добавляется оксид алюминия, что повышает термомеханические свойства элемента, но снижаются проводящие. В патенте США (№6676817 В2 от 13.01.2004 г. по классу G01N 27/407) также используется твердый электролит на основе диоксида циркония с добавкой оксида алюминия.In the technical solution (US patent No. 7163609 dated January 16, 2007 according to class G01N 27/407) this problem is solved by introducing 10-200 μm thick gaskets into the electrochemical cell, in which there is a cavity for pumping and pumping oxygen. This layer is made of a material based on alumina with zirconia. For compatibility during heating and cooling of layers in an electrochemical cell of this type, aluminum oxide is added to zirconia, which increases the thermomechanical properties of the cell, but the conductive ones are reduced. The US patent (No. 6676817 B2 dated January 13, 2004, class G01N 27/407) also uses a solid zirconia-based electrolyte with the addition of alumina.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является (патент США №5169513 от 8.12.1992 г. по классу G01N 27/407). В этом решении для повышения термостойкости с сохранением проводящих свойств в качестве твердого электролита кислородного насоса используется пористый полностью стабилизированный диоксид циркония (СДЦ) в кубической кристаллической фазе, а твердый электролит измерительной ячейки изготавливается из материала на основе частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСДЦ) в тетрагональной фазе, а слой, препятствующий утечке ионов кислорода между твердыми электролитами, изготавливают из пористого СДЦ. Эта конструкция имеет недостаток, который заключается в том, что в качестве твердого электролита измерительной ячейки применяется ЧСДЦ в тетрагональной кристаллической фазе. Известно, что материалы на основе ЧСДЦ тетрагональной кристаллической фазе обладают повышенными механическими свойствами, но меньшей ионной проводимостью, чем СДЦ. При длительном температурном применении у ЧСДЦ наблюдается деградация свойств из-за обратного полиморфного тетрагонально-моноклинного превращения, происходящего с изменением в объеме.The closest technical solution to the claimed is (US patent No. 5169513 from 8/12/1992, class G01N 27/407). In this solution, porous, fully stabilized zirconium dioxide (SDC) in the cubic crystalline phase is used as the solid electrolyte of the oxygen pump in order to increase the heat resistance while maintaining the conductive properties, and the solid electrolyte of the measuring cell is made of material based on partially stabilized zirconium dioxide (CSDC) in the tetragonal phase and the layer preventing the leakage of oxygen ions between solid electrolytes is made of porous SDC. This design has a drawback, which is that as a solid electrolyte of the measuring cell, ChSDC is used in the tetragonal crystalline phase. It is known that materials based on PSF tetragonal crystalline phase have improved mechanical properties, but lower ionic conductivity than SDS. With prolonged temperature application, the degradation of properties in ChSDC is observed due to the reverse polymorphic tetragonal-monoclinic transformation, which occurs with a change in volume.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения за счет снижения ионизации и потерь тока через твердые электролиты измерительной ячейки, кислородного насоса, повышение стойкости электрохимического элемента к температурным циклическим перепадам при нагреве до 700-1000°С и охлаждении.The objective of the present invention is to improve the measurement accuracy by reducing ionization and current loss through solid electrolytes of the measuring cell, oxygen pump, increasing the resistance of the electrochemical cell to temperature cyclic changes when heated to 700-1000 ° C and cooling.

В настоящем изобретении цель достигается тем, что твердые электролиты измерительной ячейки и кислородного насоса состоят из диоксида циркония, в кубической кристаллической фазе с высокой проводимостью, с низким удельным сопротивлением менее 5 Ом·см и используются в виде очень тонких слоев 10-50 мкм. Это повышает термостойкость и прочность спеченного электрохимического элемента. Полость для накачивания и выкачивания кислорода находится в слое керамики на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом магния в моноклинной кристаллической фазе толщиной 350-600 мкм с высокими значениями удельного сопротивления более 100 Ом·см. Этот слой играет роль прокладки, препятствующей утечки ионов кислорода между твердыми электролитами электрохимического элемента. Кроме этого, этот слой в данной конструкции электрохимического элемента является несущим для всех остальных тонких слоев: слоев твердых электролитов измерительной ячейки толщиной 10-50 мкм и кислородного насоса толщиной 10-50 мкм, платиновых пористых электродов 10-20 мкм, нагревательного элемента толщиной 10-20 мкм, расположенного между изолирующими слоями из оксида алюминия толщиной 20-30 мкм. Конструкция электрохимического элемента в этом техническом решении имеет еще одно преимущество перед прототипом. Слой является несущим и выполняется из диоксида циркония в моноклинной фазе, стабилизированным оксидом магния, обладающим повышенной термостойкостью при температурных режимах эксплуатации электрохимического элемента с встроенным платиновым нагревателем. Электрохимический элемент данного изобретения выдерживает нагрев до 700-1000°С за несколько секунд при включении нагревателя и резкое охлаждение при отключении нагревателя.In the present invention, the objective is achieved in that the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump are composed of zirconia in a cubic crystalline phase with high conductivity, low resistivity of less than 5 Ohm · cm and are used in the form of very thin layers of 10-50 μm. This increases the heat resistance and strength of the sintered electrochemical cell. The cavity for pumping and pumping oxygen is located in a ceramic layer based on zirconia stabilized with magnesium oxide in a monoclinic crystalline phase 350-600 μm thick with high resistivities of more than 100 Ohm · cm. This layer plays the role of a gasket preventing the leakage of oxygen ions between the solid electrolytes of the electrochemical cell. In addition, this layer in this design of the electrochemical cell is a carrier for all other thin layers: layers of solid electrolytes of a measuring cell 10–50 µm thick and an oxygen pump 10–50 µm thick, platinum porous electrodes 10–20 µm, and a heating element 10–10 µm thick. 20 microns, located between the insulating layers of aluminum oxide with a thickness of 20-30 microns. The design of the electrochemical cell in this technical solution has another advantage over the prototype. The layer is a carrier layer and is made of zirconia in a monoclinic phase, stabilized with magnesium oxide, which has increased heat resistance under temperature conditions of operation of an electrochemical cell with an integrated platinum heater. The electrochemical cell of the present invention withstands heating to 700-1000 ° C in a few seconds when the heater is turned on, and it suddenly cools when the heater is turned off.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ изготовления электрохимического элемента патента (США №5169513 от 8.12.1992 г. по классу G01N 27/407). Способ, изложенный в патенте, включает следующие операции: изготовление основных несущих слоев в виде керамических пленок из частично стабилизированного диоксида циркония в тетрагональной кристаллической фазе и являющихся твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса, нанесение слоя из полностью стабилизированного диоксида циркония, выполняющего роль слоя регулирующего диффузию ионов кислорода, нанесение слоев платиновых пористых электродов, нанесение слоя нагревательного элемента, расположенного между изолирующими слоями, пакетирование, предварительный обжиг, спекание. Использование в качестве несущих слоев твердых электролитов из диоксида циркония в тетрагональной фазе является недостатком данного технического решения. Известно, что диоксид циркония в тетрагональной фазе при температурном (700-1000°С) длительном применении подвергается деградации прочностных свойств из-за тетрагонально-моноклинного перехода, происходящего с изменением в объеме.The closest technical solution to the claimed method is a method of manufacturing an electrochemical cell of a patent (US No. 5169513 dated 8/12/1992, according to class G01N 27/407). The method described in the patent includes the following operations: the manufacture of the main supporting layers in the form of ceramic films from partially stabilized zirconia in the tetragonal crystalline phase and which are solid electrolytes of the measuring cell and oxygen pump, applying a layer of fully stabilized zirconia acting as a diffusion-regulating layer oxygen ions, applying layers of platinum porous electrodes, applying a layer of a heating element located between the isolates layers, packaging, pre-firing, sintering. The use of solid electrolytes of zirconium dioxide in the tetragonal phase as the supporting layers is a drawback of this technical solution. It is known that zirconia in the tetragonal phase at temperature (700-1000 ° C) for a long time is subjected to degradation of strength properties due to the tetragonal-monoclinic transition occurring with a change in volume.

Способ изготовления электрохимического элемента настоящего технического решения включает следующие операции: изготовление в качестве несущего слоя слоя, препятствующего диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса и состоящего из диоксида циркония, стабилизированного оксидом магния в моноклинной кристаллической фазе. На этот слой наносят слои твердых электролитов измерительной ячейки и кислородного насоса, состоящие из диоксида циркония, стабилизированного оксидами иттрия и скандия, спекание пакетированных слоев осуществляют в одну стадию при 1350-1550°С между двумя пластинами из диоксида циркония, стабилизированного 7-8 мол.% оксидом иттрия, имеющими открытую пористость в пределах 15-20%. Спекание электрохимических элементов в одну стадию осуществляется благодаря использованию пластин из диоксида циркония определенного состава и пористости. Это делает способ более технологичным. Спекание между другими пластинами (другой состав, другая пористость) вызывает прилипание электрохимических элементов во время спекания, что вызывает их искривление.A method of manufacturing an electrochemical element of the present technical solution includes the following operations: production of a layer as a carrier layer that prevents diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump and consisting of zirconia stabilized with magnesium oxide in a monoclinic crystalline phase. Layers of solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump, consisting of zirconia stabilized with yttrium and scandium oxides, are deposited on this layer; sintering of the packed layers is carried out in one stage at 1350-1550 ° C between two plates of zirconia stabilized with 7-8 mol%. % yttrium oxide having an open porosity in the range of 15-20%. Sintering of electrochemical elements in one stage is carried out through the use of plates of zirconia of a certain composition and porosity. This makes the method more technological. Sintering between other plates (different composition, different porosity) causes adhesion of electrochemical elements during sintering, which causes their curvature.

Конструкция заявляемого электрохимического элемента представлена на фиг.1, 2,The design of the inventive electrochemical cell is shown in figure 1, 2,

где 1 - внешний пористый платиновый электрод кислородного насоса;where 1 is the external porous platinum electrode of the oxygen pump;

2 - слой твердого электролита кислородного насоса;2 - a layer of solid electrolyte of an oxygen pump;

3 - внутренний пористый платиновый электрод кислородного насоса;3 - internal porous platinum electrode of the oxygen pump;

4 - изолирующий слой;4 - an insulating layer;

5 - платиновый нагреватель;5 - platinum heater;

6 - изолирующий слой;6 - an insulating layer;

7 - слой, препятствующий диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса;7 - a layer that prevents the diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump;

8 - внешний пористый платиновый электрод измерительной ячейки;8 - external porous platinum electrode of the measuring cell;

9 - слой твердого электролита измерительной ячейки;9 - layer of solid electrolyte of the measuring cell;

10 - внутренний пористый платиновый электрод измерительной ячейки;10 - internal porous platinum electrode of the measuring cell;

11 - внутренняя полость для накачивания и выкачивания кислорода из воздушной атмосферы;11 - an internal cavity for pumping and pumping oxygen out of the air;

12 - кислородный насос;12 - oxygen pump;

13 - измерительная ячейка13 - measuring cell

Способ изготовления электрохимического элемента осуществляют следующим методом.A method of manufacturing an electrochemical cell is carried out by the following method.

Порошок диоксида циркония, стабилизированный 8-9 мол.% оксидом магния с удельной поверхностью 7-8 м2/г и пикнометрической плотностью не менее 5,89 г/м3 смешивают с 60 мас.% поливинилбутираля, 32 мас.% трихлорэтилена, 5 мас.% деметилфталата, 2 мас.% синтамида. На майларовую пленку отливают керамическую пленку толщиной 350-600 мкм, сушат при 130°С. Из пленки вырезают заготовки размером 70·5 мм. В этих заготовках вырезают полость диаметром 0,6 мм. На заготовки методом трафаретной печати из пасты, состоящей из порошка соответствующего состава и раствора поливинилбутираля в терпинеоле с соотношением 1:10, последовательно наносят слои:Zirconia powder stabilized with 8-9 mol.% Magnesium oxide with a specific surface of 7-8 m 2 / g and a pycnometric density of at least 5.89 g / m 3 is mixed with 60 wt.% Polyvinyl butyral, 32 wt.% Trichlorethylene, 5 wt.% demethylphthalate, 2 wt.% syntamide. A ceramic film 350-600 microns thick is cast onto a mylar film, dried at 130 ° C. Billet size 70 · 5 mm is cut from the film. A cavity with a diameter of 0.6 mm is cut out in these blanks. The following layers are successively applied to blanks by screen printing from a paste consisting of a powder of the appropriate composition and a solution of polyvinyl butyral in terpineol with a ratio of 1:10:

- изолирующий слой из оксида алюминия толщиной 20-30 мкм;- an insulating layer of aluminum oxide with a thickness of 20-30 microns;

- слой нагревательного платинового элемента толщиной 10-20 мкм;- a layer of a heating platinum element with a thickness of 10-20 microns;

- изолирующий слой из оксида алюминия толщиной 20-30 мкм;- an insulating layer of aluminum oxide with a thickness of 20-30 microns;

- платиновые пористые электроды 10-20 мкм,- platinum porous electrodes 10-20 μm,

- слои твердых электролитов из диоксида циркония, стабилизированного 3-4 мол.% оксида иттрия и 6-7 мол.% оксида скандия толщиной 10-50 мкм.- layers of solid electrolytes from zirconia stabilized with 3-4 mol.% yttrium oxide and 6-7 mol.% scandium oxide with a thickness of 10-50 microns.

Спекание электрохимических элементов проводят в воздушной атмосфере при 1350-1500°С в одну стадию между пластинами из диоксида циркония с открытой пористостью 35-40%.Sintering of electrochemical cells is carried out in an air atmosphere at 1350-1500 ° C in one stage between zirconia plates with an open porosity of 35-40%.

Электрохимические элементы были испытаны в составе автомобильного датчика в выхлопном газе при 350°С и 850°С. Экспериментальные данные представлены в таблице. Время выхода на режим у электрохимических элементов (пример №1), изготовленных по конструкции и способу настоящего изобретения, меньше чем в сравнительных примерах №2-6. Результаты термоциклирования в течение 500 ч показывают преимущества электрохимических элементов, изготовленных по настоящему техническому решению, чем в сравнительных примерах. Были измерены значения удельного сопротивления твердых электролитов из диоксида циркония состава измерительной ячейки и кислородного насоса ZrO2+3-4 мол.% Y2O3 +6-7 мол.% Sc2O3 в кубической кристаллической фазе и составляет 4-5 Ом·см, а значения удельного сопротивления состава ZrO2 + 3-4 мол.% Y2O3 в тетрагональной фазе - 8-10 Ом·см.Electrochemical cells were tested as part of an automotive sensor in the exhaust gas at 350 ° C and 850 ° C. The experimental data are presented in the table. The time to exit to the mode of electrochemical cells (example No. 1) made by the design and method of the present invention is less than in comparative examples No. 2-6. The results of thermal cycling for 500 hours show the advantages of electrochemical cells manufactured according to the present technical solution than in comparative examples. The values of the resistivity of solid electrolytes from zirconia of the composition of the measuring cell and oxygen pump ZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3 + 6-7 mol.% Sc 2 O 3 in the cubic crystalline phase and was 4-5 Ohms · Cm, and the resistivity of the composition ZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3 in the tetragonal phase is 8-10 Ohm · cm.

No. Толщина твердых электролитов, мкмThe thickness of solid electrolytes, microns Химический и фазовый состав материала твердых электролитов, мол.%The chemical and phase composition of the material of solid electrolytes, mol.% Температура спекания, °СSintering temperature, ° С Время выхода на режим, cTime to exit to mode, c Результаты термоциклирования 1000 - воздух 500 чThermal cycling results 1000 - air 500 h 1one 10-5010-50 ZrO2+3-4 мол.% Y2O3 +6-7 мол.% Sc2O3
кубическая фаза
ZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3 + 6-7 mol.% Sc 2 O 3
cubic phase
13501350 6-76-7 Нет трещинNo cracks
22 300-400300-400 ZrO2+3-4 мол.% Y2O3 +6-7 мол.% Sc2O3 кубическая фазаZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3 + 6-7 mol.% Sc 2 O 3 cubic phase 16001600 10-1210-12 Нет трещинNo cracks 33 300-400300-400 ZrO2 + 3-4 мол.% Y2O3
тетрагональная фаза
ZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3
tetragonal phase
16001600 10-1510-15 трещиныcracks
4four 10-5010-50 ZrO2 + 3-4 мол.% Y2O3
тетрагональная фаза
ZrO 2 + 3-4 mol.% Y 2 O 3
tetragonal phase
15001500 10-1110-11 трещиныcracks

Claims (4)

1. Электрохимический элемент, состоящий из совместно обожженных слоев и содержащий кислородный насос, измерительную ячейку с твердыми электролитами из стабилизированного диоксида циркония с нанесенными пористыми платиновыми электродами, слой платинового нагревателя, расположенный между изолирующими слоями, слой, препятствующий диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса, отличающийся тем, что твердые электролиты кислородного насоса и измерительной ячейки выполнены из диоксида циркония, стабилизированного оксидами иттрия и скандия в кубической кристаллической фазе в виде слоев толщиной 10-50 мкм, а слой, препятствующий диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса, выполнен из диоксида циркония, стабилизированного оксидом магния в моноклинной кристаллической фазе толщиной 350-600 мкм.1. An electrochemical cell consisting of co-fired layers and containing an oxygen pump, a measuring cell with solid electrolytes from stabilized zirconia coated with porous platinum electrodes, a platinum heater layer located between the insulating layers, a layer that prevents the diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and an oxygen pump, characterized in that the solid electrolytes of the oxygen pump and the measuring cell are made of dioxide zirconia stabilized with yttrium and scandium oxides in the cubic crystalline phase in the form of layers with a thickness of 10-50 μm, and the layer that prevents the diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump is made of zirconia stabilized with magnesium oxide in a monoclinic crystalline phase with a thickness of 350 -600 microns. 2. Электрохимический элемент по п.1, отличающийся тем, что содержание стабилизирующих оксидов для твердых электролитов измерительной ячейки и кислородного насоса составляет 3-4 мол.% оксида иттрия и 6-7 мол.% оксида скандия.2. The electrochemical cell according to claim 1, characterized in that the content of stabilizing oxides for solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump is 3-4 mol.% Yttrium oxide and 6-7 mol.% Scandium oxide. 3. Электрохимический элемент по п.1, отличающийся тем, что содержание стабилизирующего оксида магния слоя, препятствующего диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса, составляет 8-9 мол.%.3. The electrochemical cell according to claim 1, characterized in that the content of the stabilizing magnesium oxide layer, preventing the diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump, is 8-9 mol.%. 4. Способ изготовления электрохимического элемента, включающий изготовление основных несущих слоев в виде керамических пленок из стабилизированного диоксида циркония, нанесение платиновых пористых электродов, нанесение слоя нагревательного элемента, расположенного между изолирующими слоями, пакетирование, предварительный обжиг, спекание, отличающийся тем, что в качестве несущего слоя используют слой, препятствующий диффузии ионов кислорода между твердыми электролитами измерительной ячейки и кислородного насоса и состоящий из диоксида циркония, стабилизированного оксидом магния в моноклинной кристаллической фазе, на этот слой наносят слои твердых электролитов измерительной ячейки и кислородного насоса, состоящие из диоксида циркония, стабилизированного оксидами иттрия и скандия, спекание пакетированных слоев осуществляют в одну стадию при 1350-1550°С между двумя пластинами из диоксида циркония, стабилизированного 7-8 мол.% оксида иттрия, имеющих открытую пористость в пределах 15-20%. 4. A method of manufacturing an electrochemical cell, including the manufacture of the main load-bearing layers in the form of ceramic films of stabilized zirconia, applying platinum porous electrodes, applying a layer of a heating element located between the insulating layers, packaging, pre-firing, sintering, characterized in that as a carrier layer use a layer that prevents the diffusion of oxygen ions between the solid electrolytes of the measuring cell and the oxygen pump and consisting of wild zirconium oxide stabilized with magnesium oxide in the monoclinic crystalline phase, layers of solid electrolytes of the measuring cell and an oxygen pump, consisting of zirconia stabilized with yttrium and scandium oxides, are applied to this layer, sintering of the packed layers is carried out in one stage at 1350-1550 ° C between two plates of zirconia stabilized with 7-8 mol.% yttrium oxide having an open porosity in the range of 15-20%.
RU2008141078/28A 2008-10-17 2008-10-17 Electrochemical element and method of its manufacturing RU2379670C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141078/28A RU2379670C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Electrochemical element and method of its manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141078/28A RU2379670C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Electrochemical element and method of its manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379670C1 true RU2379670C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42120923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141078/28A RU2379670C1 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Electrochemical element and method of its manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379670C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552841C1 (en) * 2011-04-07 2015-06-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method and device for manufacture of packaged electrode
RU2607830C1 (en) * 2014-09-01 2017-01-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Device for determining gas concentration
RU2694275C1 (en) * 2018-08-09 2019-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Electrochemical device for oxygen dosing in gas medium and simultaneous control of oxygen content of gas at inlet and outlet of oxygen pump

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552841C1 (en) * 2011-04-07 2015-06-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method and device for manufacture of packaged electrode
RU2607830C1 (en) * 2014-09-01 2017-01-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Device for determining gas concentration
RU2694275C1 (en) * 2018-08-09 2019-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Electrochemical device for oxygen dosing in gas medium and simultaneous control of oxygen content of gas at inlet and outlet of oxygen pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6562747B2 (en) Gas sensor electrolyte
EP1026502B1 (en) Solid electrolyte containing insulating ceramic grains for gas sensor, and method for fabricating same
US10180409B2 (en) Method for manufacturing a solid electrolyte sensor element for detecting at least one property of a measuring gas in a measuring gas chamber, containing two porous ceramic layers
CN101718743B (en) Method for preparing mixed conductor dense diffusion barrier-type oxygen sensor
US6936148B2 (en) Gas sensor element having at least two cells
US5122487A (en) Solid electrolyte of partially stabilized zirconia and method of producing same
US20120073970A1 (en) Amperometric Oxygen Sensor
RU2379670C1 (en) Electrochemical element and method of its manufacturing
JP4502991B2 (en) Oxygen sensor
KR100322981B1 (en) Insulation layer system for circuit electrical insulation
JP7339896B2 (en) gas sensor
WO2001027602A2 (en) Gas sensor design and method for using the same
GB2087569A (en) Oxygen sensor element having thin layer of stabilized zirconia sintered on substrate
JP2003344348A (en) Oxygen sensor element
JPH04303753A (en) Electrochemical element
JP2001281219A (en) Air-fuel ratio sensor element
US6797138B1 (en) Gas senior design and method for forming the same
KR102138987B1 (en) Gas sensor for measuring different gases, and corresponding production method
KR0183621B1 (en) Air fuel ratio sensor
JPH04504170A (en) Sensor element for limiting current sensors for measuring the λ value of gas mixtures
KR20220105882A (en) Limiting current type oxygen sensor and method of manufacturing the same
KR20220109988A (en) Limiting current type oxygen sensor
JP4350630B2 (en) Manufacturing method of gas sensor
JP4007892B2 (en) Gas sensor element and gas sensor using the same
JP2001099810A (en) Nitrogen oxide gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120926

PD4A Correction of name of patent owner