SE438555B - Sett att framstella en syrgassensor samt syrgassensor framstelld enligt settet - Google Patents

Description

780h660-læ Sättet att framställa en syrgassensor enligt uppfinningen karakte- riseras i huvudsak av de i kravet 1 angivna bestämningarna. Detta sätt är enklare att utföra och utsätter icke sensorn och elektroden för temperatur- eller gasströmningspåkänningar eller höga brännings- temperaturer.

Syrgassensorn enligt uppfinningen karakteriseras av bestämningarna i kravet 4.

En som exempel vald syrgassensor framställd enligt sättet för upp- finningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade rit- ningar på vilka fig 1 är en schematisk tvärsektion av en sensor, som är beredd enligt uppfinningen och fig 2 är en planvy i större skala av ett utskuret parti av den ut- vändiga ytan pâ sensorn, utvisande olika skikt pâ elektrolytkroppen.

Uppfinningen avser ett elektrodelement 10 för att avkänna syre, som. kännetecknas av en kropp 12 av fast elektrolyt för att överföra syre- joner, vilken kropp har en invändig yta, försedd med ledande medel 14, och en utvändig yta med ledande medel eller en ledande katalysatorfilm 16, samt en porös skyddsbeläggning över den yttre filmen, vilken skydds- beläggning är en nätformig struktur, innefattande diskreta partiklar av en oxid 18, som är förbundna med varandra genom en matris 20 av ett salt eller annan oorganisk rekationsprodukt av oxidmaterialet. Uppfin- ningen avser även ett sätt att forma en dylik porös skyddsbeläggning över en ledande katalysatorfilm pâ en fast elektrolytbas genom blandning av åtminstone en andel av oxidmaterialet eller ett motsvarande hydroxid- material med en oorganisk syra, som bildar en oorganisk reaktionsprodukt med denna, varvid oxiden avsätts över filmen och oxidmaterialet uppvämß inklusive nämnda andel, till en temperatur av mellan 100 - l0O0°C, till bildande av en matris av oorganisk reaktionsprodukt för att foga disk- reta oxidpartiklar såsom en vidhäftande beläggning på filmen. 3 780¿+660*¿: I fig. l visas en syresensor 10, som är beredd enligt uppfinningen.

Sensorn l0 har allmänt en ihålig, rörformig eller fingerborgsliknande, fast elektrolytkropp 12 för att överföra syrejoner, vilken är konstrue av känt syrejonöverförande material. Kroppen 12 kan vara formad av zi: koniumdioxid, som kan innehålla olika stabiliserande material, kalciun oxid, yttriumoxid, toriumdioxid eller liknande, varvid kroppen är öppe vid en ände och sluten vid sin andra ände g. Längs kroppens 12 invändi yta finns ett ledande medel 14, som kan vara en remsa av ledande ma- terial eller ett skikt eller en film av ledande material, såsom platir och kan appliceras på den invändiga ytan på i och för sig känt sätt.

Kroppen 12 har på sin utvändiga yta en ledande film 16, vanligtvis kat lytisk, som är applicerad på denna. Denna katalysatorfilm kan fullstär digt täcka den utvändiga ytan eller kan täcka tillräcklig area för att bilda en ledande bana längs den utvändiga ytan. Denna film är vanligt- vis platina eller en katalysator ur platinaqruppen och är utsatt för nötninq eller förslitning under användning.

För att skydda platinafilmen 16 finns en utvändig , porös skyddsbelägg ning över platinafilmen, vilken är sammansatt av oxidpartiklar 18, so är ömsesidigt förbundna genom en matris 20. Oxidpartiklarna kan inne- fatta aluminiumoxid, zirkoniumdioxid, magnesiumzirkonat, toriumdioxid, spinelloxider, mullit, ett aluminiumsilikat, såsom kaolin, eller andra kända skyddsoxider, som ger skydd för katalysatorfilmen i ändamål att minska nötning och förslitning av katalysatorfilmen under exponering för de heta gasformiga strömmar, i vilka sensorn skall användas. I för bindelse med oxidmaterialet kan en andel av den motsvarande hydroxiden användas, exempelvis en blandning av aluminiumoxid, innehållande en an del aluminiumhydroxid.

Vid formningen av elektrodelementen enligt uppfinningen har en kropp av fast elektrolyt ett ledande medel applicerat på sin invändiga yta o en ledande film, helst en katalysatorfilm, såsom platina, applicerad p den utvändiga ytan. Oxidmaterialet eller åtminstone en del därav, som skall användas vid formning av den porösa skyddsheläggningen över fil- men, blandas med en oorganisk syra, som reagerar med oxiden. En hyd- roxidförening kan tillsättes blandningen för att öka den oorganiska sy- rans reaktion med oxiden. Den mängd oorganisk syra som skall tillsätta: oxiden i blandningen är mellan omkring 1 till 20 viktprocent på basis z oxiden, varvid omkring 3-5 % är att föredraga. En speciellt användbar 78046604» syra är fosforsyra, medan användning av klorvätesyra; salpetersyra, bor- syra och kiselsyra även föreslagits. Oxidmaterialet, som skall blandas med den oorganiska syran, måste vara i en reaktiv form, dvs. exempelvis när aluminiumoxid används, att oxiden måste vara i en kemiskt reaktiv form och icke "dödbränd", såsom används i eldfast material.

Oxidmaterialet och den oorganiska syran formas till en pasta eller ett slam med vatten eller annan lämplig flytande bärare och kan appliceras genom pensling, doppning, sprutning eller på annat sätt, utan att sensor- enheten utsätts för skadliga påkänningar. Efter appliceringen härav tor- kas den belagda sensorn genom uppvärmning till omkring l00oC och om nöd- vändigt får oxiden reagera med den oorganiska syran genom ytterligare uppvärmning till reaktionstemperatur, men under sintringstemperatur för oxiden eller katalysatorn, till bildande av en matris av Oorganisk reaktionsprodukt. Uttrycket oorganisk reaktionsprodukt används här för att beteckna sura salter, vilka bildas genom reaktionen av oxiden och Oorganisk syra, ävensom glasartade material som bildas härigenom. I all- mänhet kommer reaktionstemperaturen att vara mellan 100-l000°C, beroende på det särskilda oxidmaterial som används och den särskilda oorganiska syran.

Processen enligt uppfinningen bildar en skyddsbeläggning över katalysator filmen hos en gassensor, vilken beläggning har formen av en nätformig struktur med diskreta oxidpartiklar som är förbundna med varandra och häftar vid katalysatorfilmen genom en matris av en Oorganisk sur reaktion produkt av oxidmaterialet. Den starka men porösa beläggningen bildas utan att sensorn utsätts för värmechocker eller starka gasströmmar, så- som vid tidigare kända beläggningsframställningar.

Claims (12)

1. _ .f_.....a.a...-.._... .... H ,. ..,,. _ .-_ _.. . ....._..s....._.._..__.._.._.. _ 5 i 780466044 Patentkrav l. Sätt att framställa en Syrgassensor, innefattande en fast elektrolytkropp för att överföra syrejoner, vilken kropp har en invändig yta, försedd med ledande medel, och en utvändig yta, försedd med en ledande film, k ä n n e t e c k n a t av att en porös skyddsbeläggning av en oxid formas över filmen, utan att filmen utsätts för sintringstemperaturer för beläggningen, genom blandning av åtminstone en andel av oxidmaterialet med en oorganisk syra, som reagerar med detta, att oxiden anbringas på den utvändiga ytan och att oxidmaterialet, innefattande nämnda andel, uppvärms till bildande av en matris av oorganisk reaktionsprodukt för att binda diskreta partiklar av oxidmaterialet såsom en vidhäftande beläggning på filmen.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att oxidmaterialet, inklusive nämnda andel, uppvärms till en temperatur som väljes i beroende av det använda oxidmaterialet och den använda oorganiska syran till bildande av matrisen av oorganisk reaktionsprodukt.

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den totala mängden av 0Xldmaï@flalet blandas med den oorganiska syran. Å.

4. Syrgassensor framställd enligt sättet i krav l och innefattande en fast elektrolytkropp för att överföra syrejoner, vilken kropp har en invändig yta, för- sedd med ledande medel och en utvändig yta, försedd med en ledande film med en porös skyddsbeläggning över filmen, k ä n n e t e c k n a d av att den porösa skyddsbeläggningen innefattar en nätformig struktur av diskreta partiklar av en oxid, ömsesidigt förbundna genom en matris, som innehåller en oorganisk reaktions- produkt av en oorganísk syra och oxidmaterialet. *

5. Syrgassensor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den fasta elektrolytkroppen är av zirkoniumdioxid.

6. Syrgassensor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den ledande filmen på den utvändiga ytan är en ledande katalysatorfilm.

7. Syrgassensor enligt krav Ä, k ä n n e t e c k n a d av att oxiden är vald ur den grupp som består av aluminiumoxid, zirkoniumdioxid, magnesiumzirkonat, toriumdioxid, spinelloxider, mullit och kaolin.

8. Syrgassensor enligt krav Ä, k ä n n e t e c k n a d av att den oorganisk reaktionsprodukten innefattar ett fosforsyrasalt av en aluminiumoxid.

9. Syrgassensor enligt krav Ä, k ä n n e t e c k n a d av att oxidmateriale innehåller en andel av det motsvarande hydroxidmaterialet.

10. Syrgassensor enligt krav Å, k ä n n e t e c k n a d av att den oorganisk reaktionsprodukten innefattar ett klorvätesyrasalt av ett aluminiumsilikat. vsoussu-4 b

11. Syrgassensor enligt krav 10, k ä nan e t e c k n a d av att aluminium- sílikatet är kaolïn.

12. Syrgassensor enligt krav Ä, k ä n n e t e c k n a d av att den oorganíska syran är vald bland fosforsyra, klorvätesyra, salpetersyra, borsyra och kíselsyra.