TWI706126B - Gas sensing device and gas sensing system - Google Patents
Gas sensing device and gas sensing system Download PDFInfo
- Publication number
- TWI706126B TWI706126B TW108133461A TW108133461A TWI706126B TW I706126 B TWI706126 B TW I706126B TW 108133461 A TW108133461 A TW 108133461A TW 108133461 A TW108133461 A TW 108133461A TW I706126 B TWI706126 B TW I706126B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- gas sensing
- opening
- electrode
- gas
- sensing device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
本發明係關於一種氣體感測裝置及氣體感測系統,特別是一種具有增強氣流的擴散能力之氣體感測裝置及氣體感測系統。The present invention relates to a gas sensing device and a gas sensing system, in particular to a gas sensing device and a gas sensing system with enhanced gas diffusion capability.
在人類居住的環境中以及可能發生爆炸、火災或毒性等其他危險的環境中,需要氣體感測裝置以偵測可能產生潛在危險的目標氣體的濃度。氣體感測裝置必須具有能對如一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、氫氣、磷化氫、臭氧等目標氣體之濃度及其變化產生可靠回應的靈敏度。In environments where humans live and in environments where explosions, fires, or toxicity may occur, gas sensing devices are needed to detect the concentration of potentially dangerous target gases. The gas sensing device must have the sensitivity to reliably respond to the concentration and changes of target gases such as carbon monoxide, nitrogen oxide, sulfur dioxide, hydrogen sulfide, carbon dioxide, hydrogen, phosphine, and ozone.
現行的氣體感測器之感測機構為環境氣流以自然擴散的方式進入氣體感測器中。然而,流經氣體感測器周圍區域的氣體易受氣流擴散性不佳或環境氣場等影響,使得進入氣體感測器內的待測氣體量不足,造成氣體感測器的靈敏度與精準度下降,導致氣體感測器無法應用於偵測環境中之低濃度目標氣體。The sensing mechanism of the current gas sensor is that the ambient airflow enters the gas sensor in a natural diffusion manner. However, the gas flowing through the area around the gas sensor is susceptible to poor air diffusivity or environmental gas field, which makes the amount of gas to be measured entering the gas sensor insufficient, resulting in the sensitivity and accuracy of the gas sensor As a result, the gas sensor cannot be used to detect low-concentration target gases in the environment.
本發明在於提供一種氣體感測裝置及氣體感測系統,藉由蓋體具有第二開口之直徑小於第一開口的直徑的結構,調整蓋體周圍的局部流場,從而增加經由第一開口與第二開口進入氣體感測裝置的氣體量。The present invention is to provide a gas sensing device and a gas sensing system. The cover has a structure in which the diameter of the second opening is smaller than the diameter of the first opening to adjust the local flow field around the cover to increase the flow through the first opening. The second opening enters the gas amount of the gas sensing device.
本發明所揭露的氣體感測裝置,包括殼體、蓋體以及氣體感測模組。殼體具有容置空間。蓋體設置於殼體。蓋體具有頂面、底面和氣體通道。底面面向容置空間。氣體通道與容置空間相連通。氣體通道具有第一開口與第二開口。第一開口位於頂面。第二開口位於底面。第一開口之面積大於第二開口之面積。氣體感測模組設置於容置空間中。The gas sensing device disclosed in the present invention includes a housing, a cover, and a gas sensing module. The shell has an accommodation space. The cover is arranged on the shell. The cover has a top surface, a bottom surface and a gas channel. The bottom surface faces the accommodating space. The gas channel communicates with the accommodating space. The gas channel has a first opening and a second opening. The first opening is located on the top surface. The second opening is located on the bottom surface. The area of the first opening is larger than the area of the second opening. The gas sensing module is arranged in the containing space.
本發明所揭露的氣體感測系統,包括載體、第一氣體感測裝置以及第二氣體感測裝置。第一氣體感測裝置設置於載體上。第一氣體感測裝置具有如前述之氣體感測裝置之結構。第二氣體感測裝置設置於載體上。第二氣體感測裝置具有如前述之氣體感測裝置之結構。第二氣體感測裝置更包含過濾模組。過濾模組包含固定結構與選擇性濾材。固定結構設置於蓋體且位於容置空間中。選擇性濾材設置於固定結構中,且選擇性濾材遮蔽第二開口。The gas sensing system disclosed in the present invention includes a carrier, a first gas sensing device, and a second gas sensing device. The first gas sensing device is arranged on the carrier. The first gas sensing device has the structure of the aforementioned gas sensing device. The second gas sensing device is arranged on the carrier. The second gas sensing device has the structure of the aforementioned gas sensing device. The second gas sensing device further includes a filter module. The filter module includes a fixed structure and a selective filter material. The fixing structure is arranged on the cover and located in the accommodating space. The selective filter material is arranged in the fixed structure, and the selective filter material shields the second opening.
本發明在於提供一種氣體感測裝置,藉由蓋體具有第二開口之直徑小於第一開口的直徑的結構,調整蓋體周圍的局部流場,從而增加經由第一開口與第二開口進入氣體感測裝置的氣體量。如此一來,隨著進入氣體感測裝置的氣體量提升,本發明之氣體感測裝置偵測氣體濃度的靈敏度和精準度也可得到提升。The present invention is to provide a gas sensing device. The cover has a structure in which the diameter of the second opening is smaller than that of the first opening to adjust the local flow field around the cover to increase the gas entering through the first and second openings. The gas volume of the sensing device. In this way, as the amount of gas entering the gas sensing device increases, the sensitivity and accuracy of the gas sensing device of the present invention for detecting gas concentration can also be improved.
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理,並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。The above description of the content of the disclosure and the description of the following embodiments are used to demonstrate and explain the spirit and principle of the present invention, and to provide a further explanation of the patent application scope of the present invention.
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點,其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施,且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式,任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點,但非以任何觀點限制本發明之範疇。在下文及圖式中,相似的元件以相同的符號表示。The detailed features and advantages of the present invention are described in detail in the following embodiments, and the content is sufficient to enable anyone familiar with the relevant art to understand the technical content of the present invention and implement it accordingly, and according to the content disclosed in this specification, the scope of patent application and the drawings Anyone who is familiar with the relevant art can easily understand the related purpose and advantages of the present invention. The following examples further illustrate the viewpoints of the present invention in detail, but do not limit the scope of the present invention by any viewpoint. In the following and in the drawings, similar elements are represented by the same symbols.
請參照圖1A、圖1B及圖2,圖1A係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置剖面圖。圖1B係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置部分放大圖。圖2係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置立體圖。如圖1A所示,本發明第一實施例之氣體感測裝置10包括殼體15、蓋體11以及氣體感測模組12。殼體15具有容置空間150。蓋體11設置於殼體15上。Please refer to FIG. 1A, FIG. 1B and FIG. 2. FIG. 1A is a cross-sectional view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partially enlarged view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a perspective view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the
在本發明之第一實施例中,殼體15為圓柱狀。在其他實施例中,殼體15可為方柱狀、多邊形柱狀等形狀。殼體15和蓋體11的結構尺寸僅為示例,例如在圖1A中,為左右寬度較寬的圓柱結構,本發明不限於此。In the first embodiment of the present invention, the
在本發明之第一實施例中,蓋體11包含頂面110、底面112和氣體通道111。底面112面向容置空間150,氣體通道111與容置空間150相連通。氣體通道111具有第一開口1101與第二開口1102,第一開口1101位於頂面110,第二開口1102位於底面112。詳細來說,氣體通道111更具有斜坡面113、壁面114和第三開口1103。斜坡面113之一邊連接頂面110,斜坡面113之相對另一邊連接壁面114之一邊。第三開口1103位於斜坡面113與壁面114之交界。壁面114遠離斜坡面113之一邊連接底面112。底面112之中心為連通容置空間150之第二開口1102。換句話說,底面112與水平面平行且以第二開口1102為中心擴展,但不以此為限。於本發明其他實施例中,第二開口1102可不位於底面112之中心,且底面112可不與水平面平行。第二開口1102之直徑D2可等於或小於第三開口1103之直徑D3(D2≦D3),圖1A實施例為直徑D2等於直徑D3。在一些實施例中,當直徑D2小於直徑D3時,壁面114呈現一斜坡面。In the first embodiment of the present invention, the
請參照圖2,如圖2所示,蓋體11具有頂面110、第一開口1101、第二開口1102。第一開口1101之面積大於第二開口1102之面積(水平面截面積)。第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1(D2>D1)。再者,第二開口1102之中心於第一開口1101之正交投影與第一開口1101之中心重疊,因此蓋體11具有倒錐形或V字的斜坡結構。斜坡面113和水平面的角度θ為14度。在其他實施例中斜坡面113和水平面的角度可為14度至42度。也就是說,斜坡面113上任兩條法線L1、L2之交點O位於殼體15朝向蓋體11的方向Z上,且此交點O位於殼體15外(繪示於圖15)。回到圖1A,藉由蓋體11具有第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1的結構,調整蓋體11周圍的局部流場,從而增加經由第一開口1101與第二開口1102進入氣體感測裝置10的容置空間150的氣體量。Please refer to FIG. 2. As shown in FIG. 2, the
在本發明之第一實施例中,頂面110、第一開口1101、第二開口1102、第三開口1103之形狀為圓形。在其他實施例中,頂面110、第一開口1101、第二開口1102、第三開口1103之形狀可為如橢圓形、梯形、方形、矩形等之四邊形、多邊形或其他幾何形狀。In the first embodiment of the present invention, the shape of the
在本發明之第一實施例中,如圖1A和圖1B所示,氣體感測模組12包含工作電極1200、第一輔助電極1201、參考電極1202、第二輔助電極1203、第一間隔物122、第二間隔物123、第三電解液吸濕膜124、第四電解液吸濕膜125、電解液127和電解液槽121。工作電極1200、第一輔助電極1201、參考電極1202、第二輔助電極1203統稱為電化學感測電極120。工作電極1200設置在第二開口1102和第一輔助電極1201之間。第一間隔物122位於工作電極1200與第一輔助電極1201之間,且第一間隔物122電性連接工作電極1200與第一輔助電極1201(此處電性連接藉由第一電解液吸濕膜122-1所吸取的電解液127達成,電解液127中所含的電解質(electrolyte)在水溶液狀態可以產生自由離子而導電),第一間隔物122包含第一電解液吸濕膜122-1和第一防水膜122-2。第二間隔物123位於第一輔助電極1201與參考電極1202之間,且第二間隔物123電性連接第一輔助電極1201與參考電極1202,第二間隔物123包含第二電解液吸濕膜123-1和第二防水膜123-2。第三電解液吸濕膜124位於第二輔助電極1203與參考電極1202之間。第三電解液吸濕膜124用以使第二輔助電極1203與參考電極1202電性連接。第四電解液吸濕膜125設置在第二輔助電極1203和電解液槽121之間。電解液127容置於電解液槽121內。電解液槽121內填充有吸濕膜(未繪出)。電解液槽121頂面暴露吸濕膜用以與第二輔助電極1203連接,整體而言,電化學感測電極120位於電解液槽121之上,彼此物理性與電化學連接。在其他實施例中可不包含第一輔助電極1201和第二間隔物123。藉由上述之工作電極1200、第一輔助電極1201分別提供電訊獨立之電流值和電壓值,經由微處理器進行運算,即可獲得待測氣體中目標氣體之濃度。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
在本發明之第一實施例中,圖1A所示,工作電極1200包含金屬材料以及多孔材料。金屬材料可為三元複合金屬或單原子金屬。三元複合金屬或單原子金屬承載在多孔材料上,多孔材料作為載體。在其他實施例中,多孔材料承載在疏水高分子片材上。在一實施例中,多孔材料具有零維(粒子或原子)或二維奈米結構,多孔材料可為碳所組成之多孔材料,如微米尺寸之碳載體、石墨烯(graphene)、摻雜石墨烯(doped graphene,摻雜氮或磷或硼等元素)、多壁奈米碳管(multi-walled carbon nanotube)、單壁奈米碳管(single-walled carbon nanotube)等。在一實施例中,三元複合金屬之結構為奈米線結構,並且三元複合金屬奈米線為核殼結構,一種金屬為核心,另外兩種金屬依序包覆該核心,三元複合金屬奈米線散佈於多孔材料上,三元複合金屬係選自由鉑、鈀、鈷、銀、錫、銅、鎳、金、釕所構成的任意三種金屬所組合而成之群組,例如金屬鉑鈷銀(PtCoAg)、鉑錫銀(PtSnAg)、鉑鈀鎳(PtPdNi)等。在一實施例中,一種或多種單原子金屬散佈於多孔材料上,單原子金屬包含鉑、鈀、鈷、銀、錫、銅、鎳、金、釕的任意一種金屬。在一實施例中,工作電極1200之結構包含多孔材料以及承載在多孔材料上由單種金屬材料構成的金屬顆粒。金屬顆粒的粒徑約為1Å或為單原子金屬顆粒。金屬顆粒包含多個單金屬顆粒零星散佈在多孔材料上,多個單金屬顆粒可由同一種金屬元素所構成。金屬元素可選自鉑、鈀、鈷、銀、錫、銅、鎳、金、釕中的任意一種金屬。在另一實施例中,金屬顆粒包含多個且複數種單金屬顆粒,由不同種類的單原子金屬顆粒所構成,亦即至少兩種單金屬顆粒散佈於多孔材料上。金屬元素選自由鉑、鈀、鈷、銀、錫、銅、鎳、金、釕所組合成之群組至少其中之二者,例如:金原子與銀原子散佈或金原子與鈷原子散佈、鉑原子與鎳原子、銅原子與鈷原子、金原子與銅原子等。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1A, the working
由於奈米線或單原子結構的尺寸為奈米等級,因而具有較大的表面積,因此進行氧化還原之作用的反應速率越快。因此藉由包含奈米線之三元複合金屬或單原子結構金屬所形成之工作電極1200,可提高氣體感測裝置10之感測靈敏度與精準度,具有實現低濃度偵測極限(ppb等級)之功能。Since the size of nanowires or monoatomic structures is at the nanometer level, they have a larger surface area, so the faster the reaction rate for redox. Therefore, the working
在本發明之第一實施例中,第一輔助電極1201之材料與工作電極1200相同。第二輔助電極1203包含多孔碳材或鉑(Pt)等可導電材料。參考電極1202包含氯化銀(AgCl)、氯化汞(HgCl2
)、碳鉑(Pt/C)等可導電材料。在其他實施例中,第一輔助電極1201、參考電極1202和第二輔助電極1203可分別承載在不同之疏水高分子片材上。In the first embodiment of the present invention, the material of the first
在本發明之第一實施例中,如圖1B所示,第一間隔物122包含第一電解液吸濕膜122-1和第一防水膜122-2。第一電解液吸濕膜122-1設置在工作電極1200和第一防水膜122-2之間。第二間隔物123包含第二電解液吸濕膜123-1和第二防水膜123-2。第二電解液吸濕膜123-1設置在第一輔助電極1201和第二防水膜123-2之間。在其他實施例中,第二防水膜123-2可設置於兩個第二電解液吸濕膜123-1之間。第一防水膜122-2和第二防水膜123-2為穩定不透水的聚合物。第一電解液吸濕膜122-1至第四電解液吸濕膜125用於確保工作電極1200、第一輔助電極1201、參考電極1202和第二輔助電極1203與電解液接觸。第一電解液吸濕膜122-1、第二電解液吸濕膜123-1、第三電解液吸濕膜124至第四電解液吸濕膜125由電解液127可透過的親水非導電材料製成。各電解液吸濕膜之結構為多孔結構或是織物結構,起到通過毛細現象輸送電解液127的作用(請參見圖9,詳細內容會在下面相關段落中進行進一步說明)。各電解液吸濕膜從電解液槽121吸取電解液127,藉以保持各電解液吸濕膜含電解液的濕潤狀態。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1B, the
在本發明之第一實施例中,如圖1A和圖1B所示,電解液槽121之底部中央設置具有一開孔1210,一栓塞126匹配插入開孔1210中以在電解液槽121灌入電解液127後將電解液槽121密封。電解液槽121內之電解液127依循方向T,藉由貫穿上下之通道16,依序通過第四電解液吸濕膜125、第二輔助電極1203、第三電解液吸濕膜124、參考電極1202、第二間隔物123、第一輔助電極1201、第一間隔物122、工作電極1200。通道16內具有做為燈芯之吸濕膜,起到通過毛細現象輸送電解液127的作用。電解液槽121位於殼體15之底部。電解液槽121提供之電解液127可以包含硫酸、過氯酸、離子液體等液態電解質。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1A and 1B, the bottom center of the
在本發明之第一實施例中,圖1A所示過濾模組13包含固定結構130與選擇性濾材135。固定結構130設置於蓋體11且位於容置空間150中。選擇性濾材135設置於固定結構130中,且選擇性濾材135遮蔽第二開口1102。選擇性濾材135包含兩個片材以及金屬氧化物,此片材具有大量可供氣體穿過的孔洞。片材為疏水多孔高分子膜,例如PTFE、PVDF等。金屬氧化物設置於兩個片材之間(例如夾在兩片材之間)以遮蔽第二開口1102,如圖2所示。In the first embodiment of the present invention, the
選擇性濾材135包含金屬氧化物和做為黏著劑之疏水高分子膜。金屬氧化物包含具有β或γ晶相一維奈米結構。金屬氧化物包含二氧化錳(MnO2
)、三氧化二錳(Mn2
O3
)、四氧化三錳(Mn3
O4
)或氫氧化氧錳(MnOOH)。例如,金屬氧化物包含β-MnO2
奈米線、γ-MnOOH奈米線。因此包含前述之二氧化錳、三氧化二錳、四氧化三錳或氫氧化氧錳(MnOOH)之選擇性濾材135可用於移除待測氣體中的臭氧(O3
)。由於金屬氧化物的尺寸為奈米等級,因而具有較大的表面積,進而使得金屬氧化物在移除待測氣體中的干擾氣體時,有較好的去除效率。The
疏水高分子之顆粒尺寸可為40μm至700μm。疏水高分子可包含過氟烷基化物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚氟化二乙烯(PVDF)。The particle size of the hydrophobic polymer can range from 40 μm to 700 μm. The hydrophobic polymer may include perfluoroalkylate (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF).
在本發明之第一實施例中,由疏水高分子結合金屬氧化物所構成之選擇性濾材135具有孔洞。因此待測氣體通過選擇性濾材135時,干擾氣體被選擇性濾材135吸收分解,其他氣體可通過選擇性濾材135之孔洞而進入至容置空間150。圖1A所示,在本發明之第一實施例中,氣體感測裝置10可包含用以去除干擾氣體之過濾模組13,但不以此為限。在其他實施例中,若不需先移除會對量測結果產生干擾之干擾氣體,則氣體感測裝置10可不包含用以去除干擾氣體之過濾模組13。In the first embodiment of the present invention, the
在本發明之第一實施例中,氣體感測裝置10還包含導電結構14-1~14-4。4個導電結構14-1~14-4的一端設置在殼體15外部,導電結構14-1~14-4可視為接腳(pin),另一端分別電性連接工作電極1200、第一輔助電極1201、參考電極1202和第二輔助電極1203,利用電線將工作電極1200連接導電結構14-1;第一輔助電極1201連接導電結構14-2;參考電極1202連接導電結構14-3;第二輔助電極1203連接導電結構14-4。氣體感測裝置10的電化學感測電極120藉由4個導電結構14-1~14-4獲得由外部提供偵測目標氣體濃度所需之電力,以及將電化學反應產生之電流傳送至微處理器(未繪示)以計算目標氣體濃度。計算出之氣體濃度可經由外接之顯示裝置(未繪示)提供給使用者參考。In the first embodiment of the present invention, the
由於二氧化氮(NO2
)和臭氧(O3
)的氧化電位極為相近,在進行二氧化氮或臭氧的濃度感測時,二氧化氮和臭氧會彼此干擾而影響量測精準度。因此在本發明之第一實施例中,如圖1A所示,為了區隔二氧化氮和臭氧,被過濾模組13去除之干擾氣體為臭氧,藉由去除臭氧來提高氣體感測系統感測二氧化氮濃度之精準度。前述氣體感測裝置10為待測氣體包含臭氧時之示例。在其他實施例中,特定氣體如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氮的氫化物、氨的氫化物、磷的氫化物、硫的氫化物、砷的氫化物、硼的氫化物、醇、醛、氫之不飽和或飽和烴蒸氣或鹵代烴時,可以選擇使用相應的金屬氧化物和相應的電解液來設計特定的氣體感測裝置10。Since the oxidation potentials of nitrogen dioxide (NO 2 ) and ozone (O 3 ) are very similar, when the concentration of nitrogen dioxide or ozone is sensed, nitrogen dioxide and ozone will interfere with each other and affect the measurement accuracy. Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1A, in order to separate nitrogen dioxide and ozone, the interfering gas removed by the
請參照圖3至圖12,圖3係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置剖面圖。圖4係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置分解圖。圖5係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置立體圖。圖6係為根據本發明第二實施例所繪示之蓋體示意圖。圖7係為根據本發明第二實施例所繪示之過濾模組示意圖。圖8係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測模組剖面圖。圖9係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測模組64疊層爆炸示意圖。圖10係為根據本發明第二實施例所繪示之內容器上座示意圖。圖11係為根據本發明第二實施例所繪示之內容器下座示意圖。圖12係為根據本發明第二實施例所繪示之殼體示意圖。Please refer to FIGS. 3-12. FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram of the cover according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic diagram of the filter module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the gas sensing module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the laminated explosion of the
如圖3至圖5所示,本發明第二實施例之氣體感測裝置60包括蓋體61、內容器上座62、內容器下座63、氣體感測模組64、殼體65以及過濾模組66。氣體感測模組64和過濾模組66設置於蓋體61和內容器上座62之間,內容器上座62設置於內容器下座63上方,內容器下座63設置於內容器上座62和殼體65之間。在另一實施例中,氣體感測裝置60可不包括過濾模組66。圖4係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置60分解圖。蓋體61與殼體65結合為最外層殼體,內容器上座62與內容器下座63藉由第一卡固件625、第二卡固件631互相固定,並且中空處形成電解液槽121,密封件634防止電解液滲漏。氣體感測模組64位於內容器上座62和過濾模組66之間,過濾模組66固定於蓋體61之底面112。特別地,氣體感測模組64與電解液槽121由內容器上座62所區隔,只由連通口624貫通兩部分。圖5係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置60立體圖,蓋體61與殼體65結合為最外層殼體,藉由蓋體61具有第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1以及斜坡面113的結構,可增強氣流從外部流動進入氣體感測裝置60內部。過濾模組66遮蔽第二開口1102,以過濾外部空氣且吸附特定氣體。As shown in FIGS. 3 to 5, the
如圖3所示,在本發明之第二實施例中,殼體65和蓋體61之間具有容置空間650。內容器上座62、內容器下座63、氣體感測模組64以及過濾模組66位於容置空間650中。第二實施例中之蓋體61、殼體65和過濾模組66的結構與第一實施例之蓋體11、殼體15和過濾模組13的結構類似,因此不再贅述。圖6係為根據本發明第二實施例所繪示之蓋體61示意圖,第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1(D2>D1)。As shown in FIG. 3, in the second embodiment of the present invention, there is an
如圖7所示,在本發明之第二實施例中,過濾模組66之固定結構130具有可供空氣流通的多個孔,且選擇性濾材135由固定結構130夾持於該些孔中。固定結構130設置於蓋體61和氣體感測模組64之間。第二實施例中之過濾模組66材料與第一實施例之過濾模組13類似,因此不再贅述。As shown in FIG. 7, in the second embodiment of the present invention, the fixing
如圖8和圖9所示,本發明第二實施例之氣體感測模組64剖面圖以及氣體感測模組64之疊層爆炸示意圖,在氣體感測模組64之疊層爆炸示意圖中,其僅顯示各層的層疊關係,各層的尺寸僅為示意,不以此為限。本發明第二實施例之氣體感測模組64與第一實施例之氣體感測模組12結構類似,故不贅述相同之處,以下參考圖8和圖9進一步說明第二實施例之氣體感測模組64。氣體感測模組64中,疏水高分子層1200A設置在工作電極1200和過濾模組66之間(如碳黑所構成的工作電極1200的面朝下配置),疏水高分子層1201A設置在第一防水膜122-2和第一輔助電極1201之間(如碳黑所構成的第一輔助電極1201的面朝下配置),疏水高分子層1202A設置在參考電極1202和第三電解液吸濕膜124之間(如碳黑所構成的參考電極1202的面朝上配置),疏水高分子層1203A設置在第三電解液吸濕膜124和第二輔助電極1203之間(如碳黑所構成的第二輔助電極1203的面朝下配置)。第二間隔物123還包含設置在第二防水膜123-2和參考電極1202之間的一第五電解液吸濕膜123-3。氣體感測模組64還包含分別對應於工作電極1200、第一輔助電極1201、參考電極1202、第二輔助電極1203的4個電極線(未繪示)。對應於工作電極1200之一第一電極線131(未繪示)設置在工作電極1200和第一電解液吸濕膜122-1之間,並且第一電極線131與工作電極1200電性連接。對應於第一輔助電極1201之一第二電極線132(未繪示)設置在第一輔助電極1201和第二電解液吸濕膜123-1之間,並且第二電極線132與第一輔助電極1201電性連接。對應於參考電極1202之一第三電極線133(未繪示)設置在參考電極1202和第二間隔物123的第五電解液吸濕膜123-3之間,且第三電極線133與參考電極1202電性連接。對應於第二輔助電極1203之一第四電極線134(未繪示)設置在第二輔助電極1203和第四電解液吸濕膜125之間,且第四電極線134與第二輔助電極1203電性連接。第一防水膜122-2、疏水高分子層1201A、第二防水膜123-2各具有第一貫通孔1221、第二貫通孔1201B以及第三貫通孔1231,而第一貫通孔1221、第二貫通孔1201B以及第三貫通孔1231中分別填充有第一貫通孔吸濕膜1222、第二貫通孔吸濕膜12011以及第三貫通孔吸濕膜1232。上述貫通孔吸濕膜係能將電解液127傳遞到不同層次。As shown in FIGS. 8 and 9, the cross-sectional view of the
如圖10所示,在本發明之第二實施例(圖3)中,內容器上座62具有一上槽620、一分隔層621與一下槽622,分隔層621設置在上槽620與下槽622之間,多個支撐塊626支撐分隔層621,支撐塊626提升結構剛性。氣體感測模組64設置在內容器上座62的上槽620內。上槽620的邊緣具有多個凹口623,且分隔層621具有連通口624。下槽622之表面上具有一第一卡固件625。第一電極線131至第四電極線134分別穿過多個凹口623,沿著內容器上座62之外邊緣以及內容器下座63之外邊緣向下延伸,然後連接到4個導電結構14-1~14-4。分隔層621的連通口624使電解液槽121內的電解液127可經由穿過連通口624之吸附物(未繪示)之毛細現象將電解液127移動至氣體感測模組12的第四電解液吸濕膜125,如同圖1B,電解液槽121內之電解液127依循方向T,藉由貫穿上下之通道16,將電解液127補充到各電解液吸濕膜。As shown in FIG. 10, in the second embodiment of the present invention (FIG. 3), the upper
如圖11所示,在本發明之第二實施例(圖3)中,內容器下座63包含一下座上槽630、用以與第一卡固件625匹配卡固的一第二卡固件631以及一凸起結構632。第二卡固件631位於下座上槽630面對內容器上座62的表面上。下座上槽630具有一密封孔633。電解液127通過密封孔633由外注入下座上槽630內,並藉由一密封件634將密封孔633密封。內容器上座62和內容器下座63所圍成的空間為電解液槽121。內容器上座62之下槽622和內容器下座63之下座上槽630相匹配而可接合成一體。As shown in FIG. 11, in the second embodiment of the present invention (FIG. 3), the inner container
如圖12所示,在本發明之第二實施例(圖3)中,殼體65底部具有4個導電孔651以及用以與內容器下座63之凸起結構632相結合之通口部652。4個導電孔651分別對應可插入4個導電結構14-1~14-4。As shown in FIG. 12, in the second embodiment of the present invention (FIG. 3), the bottom of the
請參照圖13A及圖13B,圖13A和圖13B係為根據本發明第一實施例(圖1A)和第二實施例(圖3)所使用之蓋體11|、61及殼體15、65與比較例所使用之蓋體及殼體之流場分佈圖。流場分佈中氣流速度為0.4 m/s至0.6m/s。氣流為自然風。氣流的流向為由右至左(如箭頭所示)。箭頭的長度代表氣流大小,箭頭較長代表氣流較強,箭頭較短代表氣流較弱。如圖13A所示,藉由蓋體11、61具有第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1以及斜坡面113的結構,當氣流從右至左方流動通過氣體感測裝置10、60時,可在不需外加風扇的情況下,即可在第二開口1102之內外產生對流現象A。再者,固定結構130的中心部分使進入容置空間150、650之氣流擾動情況呈現迴旋分布B(環繞固定結構130的中心部分),從而使氣流進一步向容置空間150、650中之氣體感測模組12、64移動,使得對流現象之效果得到進一步提升。在其他實施例中,也可不設置固定結構130的中心部分。因此氣體感測裝置10、60藉由蓋體11、61具有第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1的結構,可增強氣體感測裝置10、60周圍之局部流場,從而增強氣流的擴散能力。相較之下,如圖13B所示,比較例之氣體感測裝置之蓋體具有非斜坡之結構,使得部分氣流於開口處流出,在開口處之內外無產生對流現象C(開口處的箭頭較短)。因此進入氣體感測裝置之氣體以擴散為主,由圖13B可知氣流擾動較為靜止,因而質傳效果較差。由圖13A和圖13B之結果,證實當蓋體11、61具有第二開口1102之直徑D2小於第一開口1101的直徑D1以及斜坡面113的結構時,可調整蓋體11、61周圍的局部流場,因此圖13A中,第二開口1102有較佳的對流現象,加上進入容置空間150、650之氣流擾動情況因為固定結構130的中心部分而呈現迴旋分布B,從而增加經由第一開口1101與第二開口1102進入氣體感測裝置10、60的氣體量。相較地,圖13B的開口部的氣流則呈現靜止的狀態C。Please refer to Figures 13A and 13B. Figures 13A and 13B are the
請參照圖14,圖14係為金屬氧化物和疏水高分子結合構成之選擇性濾材135之SEM圖。如圖14所示,在具有β或γ晶相一維奈米結構的金屬氧化物之間透過疏水高分子結合為整體以構成選擇性濾材135。金屬氧化物和疏水高分子的混合比例可為1:5至1:10(重量比分率)。Please refer to FIG. 14, which is an SEM image of a
以下說明本發明過濾模組13之選擇性濾材135中,金屬氧化物與疏水高分子的比例(重量比分率)對於選擇性濾材135過濾效果之影響。於本發明第一實施例中,金屬氧化物MnO2
和疏水高分子PTFE之比例如下表1所示。The following describes the influence of the ratio (weight ratio) of the metal oxide to the hydrophobic polymer in the
表1
如表1所示,疏水高分子PTFE的尺寸分別為625 μm(H1)、350μm(H2)、44μm(H3)。金屬氧化物MnO2
和疏水高分子PTFE的混合比例為1:5、1:10或1:15。相較於本發明部分實施例中β-MnO2
奈米線和疏水高分子PTFE之比例為1:5或1:10所構成之選擇性濾材135,MnO2
微米球形顆粒所構成之選擇性濾材為對照組。β-MnO2
奈米線和疏水高分子PTFE之比例為1:5或1:10所構成之選擇性濾材135之臭氧的去除效率皆大於90%。β-MnO2
奈米線和疏水高分子PTFE之比例為1:15所構成之選擇性濾材135之臭氧的去除效率大於75%。β-MnO2
奈米線和疏水高分子PTFE之比例為1:5或1:10所構成之選擇性濾材135之臭氧的去除效率優於MnO2
微米球形顆粒所構成之選擇性濾材。在一實施例中,選擇性濾材135以γ-MnOOH奈米線和疏水高分子PTFE為1:10的混合比例下,臭氧的去除效率皆大於80%。在一實施例中,選擇性濾材135以γ-MnOOH奈米線和疏水高分子PTFE為1:5的混合比例下,臭氧的去除效率皆大於70%。在一較佳實施例中,選擇性濾材135以β-MnO2
奈米線和疏水高分子PTFE為1:10的混合比例所構成(去除效率達100%)。β-MnO2
奈米線與γ-MnO2奈米線具有較大吸附面積與吸附效率(相較於顆粒狀),此時,干擾氣體(臭氧)的去除效率大於99%。再者,由疏水高分子PTFE的尺寸和臭氧的去除效率之結果可知疏水高分子PTFE的尺寸越小,臭氧的去除效率越好。As shown in Table 1, the sizes of the hydrophobic polymer PTFE are 625 μm (H1), 350 μm (H2), and 44 μm (H3). The mixing ratio of metal oxide MnO 2 and hydrophobic polymer PTFE is 1:5, 1:10 or 1:15. Compared with the
請參照圖15,圖15係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統50示意圖。如圖15所示,本發明第三實施例之氣體感測系統50包括載體20、第一氣體感測裝置30以及第二氣體感測裝置40。第一氣體感測裝置30設置於載體20上。第二氣體感測裝置40設置於載體20上。本發明第三實施例的第一氣體感測裝置30和第二氣體感測裝置40之結構相似於第一實施例之氣體感測裝置10(圖1A)或第二實施例之氣體感測裝置60(圖3),故相同處不再贅述,以下僅對差異處進行說明。也就是說,圖15中的第一氣體感測裝置30和第二氣體感測裝置40是以第一實施例的氣體感測裝置10為例進行繪示,但是第三實施例的氣體感測系統50中的第一氣體感測裝置30和第二氣體感測裝置40可分別置換為第二實施例的氣體感測裝置60(未圖示),第二氣體感測裝置40包含過濾模組13。以下以第一實施例的氣體感測裝置10為例進行描述,但不限於此。Please refer to FIG. 15, which is a schematic diagram of a
在本發明之第三實施例中,載體20可為印刷電路板(PCB)塑膠基板。第一氣體感測裝置30不包含過濾模組,而第二氣體感測裝置40包含過濾模組13。In the third embodiment of the present invention, the
在本發明之第三實施例中,還包括電路(未圖示)、微處理器(未圖示)以及供電裝置(未圖示)。供電裝置可為電池。氣體感測系統50用低雜訊電路來進行數據收集、利用微處理器來演算自第一氣體感測裝置30與第二氣體感測裝置40收集到的數據,以及將演算後的數據利用視覺化軟體來進行數值展示,從而確定至少一種分析物的濃度(例如NO2
和/或O3
)。氣體感測系統50還可包括溫度偵測和/或濕度偵測元件。In the third embodiment of the present invention, a circuit (not shown), a microprocessor (not shown), and a power supply device (not shown) are further included. The power supply device may be a battery. The
以下說明本發明第三實施例之氣體感測系統50的氣體偵測流程。在本發明之第三實施例中,藉由第一氣體感測裝置30不包含過濾模組,因此可偵測到之待測氣體的濃度將包含可被過濾模組去除之干擾氣體的濃度。另一方面,由於第二氣體感測裝置40包含過濾模組13,因此可偵測到之待測氣體的濃度將不包含被過濾模組去除之干擾氣體的濃度,而是偵測到目標氣體的濃度。藉由將第一氣體感測裝置30所偵測到之待測氣體的濃度減去第二氣體感測裝置40所偵測到之目標氣體的濃度,可獲得被過濾模組去除之干擾氣體的濃度。因此,本發明第三實施例之氣體感測系統50具有準確感測干擾氣體的濃度和目標氣體的濃度之感測功能。The following describes the gas detection process of the
舉例來說,第一氣體感測裝置30偵測到之待測氣體包含二氧化氮和臭氧(R1=[NO2
]+[O3
])。第二氣體感測裝置40偵測到之待測氣體包含二氧化氮(R2=[NO2
]),不包含臭氧(被過濾模組13吸附)。換句話說,第二氣體感測裝置40可偵測目標氣體二氧化氮的濃度。藉由將第一氣體感測裝置30所偵測到之二氧化氮和臭氧的總濃度,扣除第二氣體感測裝置40所偵測到之二氧化氮的濃度,即可獲得臭氧的濃度(R1-R2=[NO2
]+[O3
]-[NO2
]=[O3
])。亦即,採取電訊號扣抵的方式,得到目標氣體的濃度訊號。For example, the gas to be measured detected by the first
請參照圖16,圖16係為本發明之包含過濾模組13之第二氣體感測裝置40之濃度偵測圖,橫軸為時間(秒),縱軸為感測器顯示濃度(ppb)。如圖16所示,在通入濃度為400 ppb之臭氧期間,第二氣體感測裝置40之量測結果沒有特殊的波動。這是因為臭氧完全被過濾模組13吸收分解。由圖16之結果可知第二氣體感測裝置40的偵測結果不受到通入之臭氧的影響。因此,圖16顯示過濾模組13具有優異的臭氧吸收效果。Please refer to FIG. 16. FIG. 16 is a concentration detection diagram of the second
圖17係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統50,測得電流隨時間變化的曲線圖。為了確認本發明之獲得氣體感測系統50之靈敏度,首先以零級空氣產生器和稀釋氣體產生器產生含有不同臭氧濃度值之氣體。將含有臭氧之氣體通入氣體感測系統50獲得相應電流值。同時以臭氧氣體分析儀對氣體進行分析,以再次確定臭氧濃度值。結果請參照圖17,圖17係為根據本發明第二實施例的氣體感測系統50,測得電流隨時間變化的曲線圖。如圖17所示,左邊的縱軸為氣體感測系統50測得的電流值(μA)。右邊的縱軸則為臭氧氣體分析儀(Ecotech serinus 10)測得的臭氧的濃度值(ppb)。橫軸為時間(秒)。由氣體感測系統50測得的電流值相應於臭氧氣體分析儀測得的臭氧的濃度值,所測得的電流值(實線)貼近實際臭氧濃度,可獲得氣體感測系統之靈敏度可達0至100ppb。由圖17之臭氧濃度量測結果可知本發明的氣體感測系統之結構雖不複雜,仍可測得ppb等級濃度的臭氧,具有偵測ppb等級的能力。FIG. 17 is a graph of the
請參照圖18,圖18係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統50所測得之二氧化氮濃度值圖。如圖18所示,縱軸為本發明之氣體感測系統50測得的二氧化氮濃度值,橫軸為商用之氣體感測器測得的二氧化氮濃度值。結果如圖18所示,例如:座標點(180.0, 181.2)代表商用之氣體感測器測得的二氧化氮濃度為180.0ppb;本發明之氣體感測系統50測得的二氧化氮濃度為181.2ppb。量測曲線可作出回歸曲線關係式y=0.9658x+2.7175,斜率為0.9658非常接近斜率1(代表X=Y),可知本發明的氣體感測系統50之二氧化氮偵測效果可和商用之氣體感測器的程度類似,所以本發明已具備足夠之可靠度,達到商業化的要求。Please refer to FIG. 18, which is a graph of the concentration of nitrogen dioxide measured by the
綜合以上所述,本發明之氣體感測裝置及氣體感測系統藉由蓋體具有第二開口之直徑小於第一開口的直徑的以及斜坡面結構,調整蓋體周圍的局部流場,從而增加經由第一開口與第二開口進入氣體感測裝置的氣體量。如此一來,隨著進入氣體感測裝置的氣體量提升,本發明之氣體感測裝置偵測氣體濃度的靈敏度和精準度也可得到提升。再者,氣體感測裝置及氣體感測系統藉由包含三元複合金屬之奈米結構的工作電極或包含單金屬顆粒的工作電極和包含金屬氧化物之奈米結構的過濾模組之設置,可高靈敏度與精準度,實現低濃度偵測極限。此外,氣體感測裝置及氣體感測系統可用於長期的環境監測。In summary, the gas sensing device and the gas sensing system of the present invention adjust the local flow field around the cover by adjusting the local flow field around the cover by having the cover with a second opening with a diameter smaller than that of the first opening and a slope surface structure. The amount of gas entering the gas sensing device through the first opening and the second opening. In this way, as the amount of gas entering the gas sensing device increases, the sensitivity and accuracy of the gas sensing device of the present invention for detecting gas concentration can also be improved. Furthermore, the gas sensing device and the gas sensing system are provided by a nano-structured working electrode containing a ternary composite metal or a working electrode containing a single metal particle and a filter module containing a nano-structured metal oxide. High sensitivity and accuracy can achieve low concentration detection limit. In addition, the gas sensing device and the gas sensing system can be used for long-term environmental monitoring.
雖然本發明以前述之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內,所為之更動與潤飾,均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。Although the present invention is disclosed in the foregoing embodiments, it is not intended to limit the present invention. All changes and modifications made without departing from the spirit and scope of the present invention fall within the scope of patent protection of the present invention. For the scope of protection defined by the present invention, please refer to the attached patent scope.
10:氣體感測裝置 11:蓋體 12:氣體感測模組 13:過濾模組 14-1~14-4:導電結構 15:殼體 16:通道 20:載體 30:第一氣體感測裝置 40:第二氣體感測裝置 50:氣體感測系統 60:氣體感測裝置 61:蓋體 62:內容器上座 63:內容器下座 64:氣體感測模組 65:殼體 66:過濾模組 110:頂面 111:氣體通道 112:底面 113:斜坡面 114:壁面 120:電化學感測電極 121:電解液槽 122:第一間隔物 122-1:第一電解液吸濕膜 122-2:第一防水膜 123:第二間隔物 123-1:第二電解液吸濕膜 123-2:第二防水膜 123-3:第五電解液吸濕膜 124:第三電解液吸濕膜 125:第四電解液吸濕膜 126:栓塞 127:電解液 130:固定結構 131:第一電極線 132:第二電極線 133:第三電極線 134:第四電極線 135:選擇性濾材 150:容置空間 620:上槽 621:分隔層 622:下槽 623:凹口 624:連通口 625:第一卡固件 626:支撐塊 630:下座上槽 631:第二卡固件 632:凸起結構 633:密封孔 634:密封件 650:容置空間 651:導電孔 652:通口部 1101:第一開口 1102:第二開口 1103:第三開口 1200:工作電極 1200A:疏水高分子層 1201:第一輔助電極 1201A:疏水高分子層 1201B:第二貫通孔 1202:參考電極 1202A:疏水高分子層 1203:第二輔助電極 1203A:疏水高分子層 1210:開孔 1221:第一貫通孔 1231:第三貫通孔 1222:第一貫通孔吸濕膜 1232:第三貫通孔吸濕膜 12011:第二貫通孔吸濕膜 10: Gas sensing device 11: Lid 12: Gas sensing module 13: Filter module 14-1~14-4: Conductive structure 15: shell 16: channel 20: Carrier 30: The first gas sensing device 40: The second gas sensing device 50: Gas sensing system 60: Gas sensing device 61: Lid 62: Inner container upper seat 63: Lower inner container 64: Gas sensing module 65: shell 66: filter module 110: top surface 111: gas channel 112: Bottom 113: Slope 114: Wall 120: Electrochemical sensing electrode 121: Electrolyte tank 122: first spacer 122-1: First electrolyte moisture absorption film 122-2: The first waterproof membrane 123: second spacer 123-1: Second electrolyte moisture absorption membrane 123-2: Second waterproof membrane 123-3: The fifth electrolyte moisture absorption membrane 124: Third electrolyte moisture absorption membrane 125: fourth electrolyte moisture absorption membrane 126: Embolism 127: Electrolyte 130: fixed structure 131: first electrode line 132: second electrode line 133: third electrode line 134: Fourth electrode wire 135: selective filter material 150: accommodation space 620: upper slot 621: Separation layer 622: Bottom Slot 623: Notch 624: Connecting port 625: First card firmware 626: Support Block 630: Lower seat upper slot 631: Second card firmware 632: raised structure 633: Seal hole 634: Seal 650: housing space 651: Conductive hole 652: mouth 1101: first opening 1102: second opening 1103: third opening 1200: working electrode 1200A: Hydrophobic polymer layer 1201: first auxiliary electrode 1201A: Hydrophobic polymer layer 1201B: second through hole 1202: Reference electrode 1202A: Hydrophobic polymer layer 1203: second auxiliary electrode 1203A: Hydrophobic polymer layer 1210: opening 1221: first through hole 1231: third through hole 1222: first through hole moisture absorption film 1232: Third through hole moisture absorption film 12011: Second through-hole moisture absorption film
圖1A係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置剖面圖。 圖1B係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置部分放大圖。 圖2係為根據本發明第一實施例所繪示之氣體感測裝置立體圖。 圖3係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置剖面圖。 圖4係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置分解圖。 圖5係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測裝置立體圖。 圖6係為根據本發明第二實施例所繪示之蓋體示意圖。 圖7係為根據本發明第二實施例所繪示之過濾模組示意圖。 圖8係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測模組剖面圖。 圖9係為根據本發明第二實施例所繪示之氣體感測模組疊層爆炸示意圖。 圖10係為根據本發明第二實施例所繪示之內容器上座示意圖。 圖11係為根據本發明第二實施例所繪示之內容器下座示意圖。 圖12係為根據本發明第二實施例所繪示之殼體示意圖。 圖13A和13B係為根據本發明第一實施例和/或第二實施例與比較例之流場分佈圖。 圖14係為金屬氧化物和疏水高分子結合為整體以構成選擇性濾材之SEM圖。 圖15係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統示意圖。 圖16係為本發明之包含過濾模組之氣體感測裝置之濃度偵測圖。 圖17係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統,測得電流隨時間變化的曲線圖。 圖18係為根據本發明第三實施例的氣體感測系統所測得之二氧化氮濃度值圖。FIG. 1A is a cross-sectional view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partially enlarged view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a perspective view of the gas sensing device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of the gas sensing device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram of the cover according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic diagram of the filter module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the gas sensing module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the explosion of the gas sensing module stack according to the second embodiment of the present invention. Fig. 10 is a schematic diagram of the upper seat of the inner container according to the second embodiment of the present invention. Fig. 11 is a schematic diagram of the lower seat of the inner container according to the second embodiment of the present invention. Fig. 12 is a schematic diagram of a housing drawn according to a second embodiment of the present invention. 13A and 13B are flow field distribution diagrams according to the first embodiment and/or the second embodiment of the present invention and the comparative example. Figure 14 is an SEM image of the combination of metal oxide and hydrophobic polymer to form a selective filter material. Fig. 15 is a schematic diagram of a gas sensing system according to a third embodiment of the present invention. Fig. 16 is a concentration detection diagram of the gas sensor device including the filter module of the present invention. Fig. 17 is a graph showing the change of measured current with time according to the gas sensing system of the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a graph of the concentration of nitrogen dioxide measured by the gas sensing system according to the third embodiment of the present invention.
10:氣體感測裝置 10: Gas sensing device
11:蓋體 11: Lid
12:氣體感測模組 12: Gas sensing module
13:過濾模組 13: Filter module
14-1~14-4:導電結構 14-1~14-4: Conductive structure
15:殼體 15: shell
16:通道 16: channel
110:頂面 110: top surface
111:氣體通道 111: gas channel
112:底面 112: Bottom
113:斜坡面 113: Slope
114:壁面 114: Wall
120:電化學感測電極 120: Electrochemical sensing electrode
121:電解液槽 121: Electrolyte tank
122:第一間隔物 122: first spacer
123:第二間隔物 123: second spacer
124:第三電解液吸濕膜 124: Third electrolyte moisture absorption membrane
125:第四電解液吸濕膜 125: fourth electrolyte moisture absorption membrane
127:電解液 127: Electrolyte
130:固定結構 130: fixed structure
135:選擇性濾材 135: selective filter material
150:容置空間 150: accommodation space
1100:通道 1100: Channel
1101:第一開口 1101: first opening
1102:第二開口 1102: second opening
1103:第三開口 1103: third opening
1200:工作電極 1200: working electrode
1201:第一輔助電極 1201: first auxiliary electrode
1202:參考電極 1202: Reference electrode
1203:第二輔助電極 1203: second auxiliary electrode
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911370542.7A CN111380937A (en) | 2018-12-28 | 2019-12-26 | Gas sensing device and gas sensing system |
US16/727,675 US20200209186A1 (en) | 2018-12-28 | 2019-12-26 | Gas sensing device and gas sensing system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW107147788 | 2018-12-28 | ||
TW107147788 | 2018-12-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202026620A TW202026620A (en) | 2020-07-16 |
TWI706126B true TWI706126B (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=73005195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW108133461A TWI706126B (en) | 2018-12-28 | 2019-09-17 | Gas sensing device and gas sensing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWI706126B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI812043B (en) * | 2022-03-04 | 2023-08-11 | 研能科技股份有限公司 | Air pollution prevention system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0496527B1 (en) * | 1991-01-25 | 1995-03-15 | City Technology Limited | Gas sensor |
US20050274615A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Denso Corporation | Gas sensing element |
US20170276634A1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Alphasense Limited | Electrochemical gas sensor, filter and methods |
-
2019
- 2019-09-17 TW TW108133461A patent/TWI706126B/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0496527B1 (en) * | 1991-01-25 | 1995-03-15 | City Technology Limited | Gas sensor |
US20050274615A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Denso Corporation | Gas sensing element |
US20170276634A1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Alphasense Limited | Electrochemical gas sensor, filter and methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202026620A (en) | 2020-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200209186A1 (en) | Gas sensing device and gas sensing system | |
US10302627B2 (en) | Sensor interrogation | |
US11187670B2 (en) | Method for decreasing baseline under high temperature of gas sensor | |
CN108780059B (en) | Electrochemistry H2S sensor and method for detecting hydrogen sulfide | |
CN103336041B (en) | A kind of HCN electrochemical sensor | |
CN102621205B (en) | Hydrogen sulfide sensor | |
JP6596444B2 (en) | Electrochemical cell | |
CN111175362A (en) | Electrochemical hydrogen sulfide sensor and preparation method thereof | |
EP2975390B2 (en) | Amperometric electrochemical gas sensing apparatus and method for measuring oxidising gases | |
EP0298570A2 (en) | Compact electrochemical cell for gas detection | |
EP3901625B1 (en) | Method and apparatus for measuring humidity using an electrochemical gas sensor | |
TWI706126B (en) | Gas sensing device and gas sensing system | |
JP4507235B2 (en) | Electrochemical gas sensor | |
CN109477808B (en) | Electrochemical gas sensor for detecting hydrogen cyanide gas | |
US20170016847A1 (en) | Amperometric electrochemical gas sensing apparatus and method for measuring oxidising gases | |
JP7141962B2 (en) | Constant potential electrolytic gas sensor | |
US20050247574A1 (en) | Electrochemical gas detection apparatus and method comprising a permeable membrane and an aqueous electrolyte | |
KR102057211B1 (en) | Electrochemical ammonia gas sensor | |
WO2015060328A1 (en) | Potentiostatic electrolytic gas sensor | |
CN203310801U (en) | Electro-chemical oxygen sensor | |
EP1832873A1 (en) | Electrochemical gas sensor with reduced wake-up time | |
CN211856443U (en) | Electrochemical hydrogen sulfide sensor | |
CN109270146B (en) | Electrochemical chlorine sensor | |
CN210572089U (en) | Electrochemical ammonia gas sensor based on anti-interference sensitive electrode | |
Navratil et al. | Preparation of nitrogen dioxide sensor utilizing aerosol Jet Printing technology |