[發(fā)明專利]電化學氣體傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00814910.0
• 申請日: 2000-10-26
• 公開（公告）號: CN1384919A
• 公開（公告）日: 2002-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬爾科姆·特雷頓·奧斯汀;約翰·羅伯特·道奇森
• 申請（專利權(quán)）人: 研究中心實驗室(有限)
• 主分類號: G01N27/49
• 分類號: G01N27/49;G01N27/413;G01N27/416;G01N33/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張祖昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電化學氣體傳感器。特別是，但不局限于，涉及一種探測一氧化碳氣體的電化學氣體傳感器。

背景技術(shù)

用于探測大氣中的氧化性或還原性氣體(如一氧化碳)的電化學氣體傳感器通常具有一個傳感或工作電極，一個反電極和一個允許大氣滲入傳感電極的入口(通常為一個擴散隔板)。所述兩個電極均與電解質(zhì)接觸，以便在傳感電極與被探測氣體接觸時產(chǎn)生電化學反應，并在反電極與大氣、電解質(zhì)或其它氣源中的氧接觸時產(chǎn)生電化學反應。電流在電解質(zhì)中通過反應產(chǎn)生的離子來傳導，在外電路中通過電子來傳導，電路中的電流表示氣體的濃度。

含有液體電解質(zhì)的電化學傳感器在與電解質(zhì)接觸的電極和外界之間需要電連接，而與此同時還要密封傳感器以防止電解質(zhì)泄漏。最常用的辦法是使用突出密封的金屬導線。這種技術(shù)有幾個缺點。第一，圍繞金屬導線的密封必須精心制做，以避免氣體傳感器在整個使用周期中出現(xiàn)電解質(zhì)泄漏。另外，金屬導線與電極間接頭的強度通常取決于傳感器的部件被壓縮的程度。如果這些部件松弛或者氣體傳感器承受外力，則這些部件的壓縮會減輕。具有金屬接點的氣體傳感器組件笨拙而且價格昂貴。再者，電解質(zhì)通常是腐蝕性的，因而必須采用像鉑這樣的貴重金屬接頭。這增加了氣體傳感器的生產(chǎn)成本。

當采用固體聚合物電解質(zhì)時也會出現(xiàn)以上所述問題，因為在這種氣體傳感器中通常包括一種吸濕電解質(zhì)，以保持聚合物的含水狀態(tài)。這些問題已在很大程度上被解決，如美國專利第5914019號(Dodgson等)所述，即使用導電聚合物來密封電極和接點。用這種方法生產(chǎn)的氣體傳感器已被證明工作可靠且易于加工。但是，向更小的傳感器發(fā)展意味著，重新設(shè)計電氣觸點以節(jié)省空間是有利的。

美國專利第5173166號(Tomantschger等)描述了一種傳感器，其中電極裝設(shè)在被絕緣骨架構(gòu)件隔開的導電聚合物骨架構(gòu)件中。這些構(gòu)件粘結(jié)在一起形成密封的殼件。這種結(jié)構(gòu)不需要觸針。但是骨架構(gòu)件非常大，因此電極和外部觸點間的距離相對較大。這意味著聚合物必須含有更多的碳以保持其導電性，但是含碳量高使聚合物難于加工和使用。結(jié)果使氣體傳感器結(jié)構(gòu)薄弱并且組裝速度慢-在165℃下粘結(jié)組件通常需要10分鐘的時間。含碳聚合物不允許用其模制細小的結(jié)構(gòu)。例如，加注孔(電解質(zhì)經(jīng)此孔注入傳感器)必須在氣體傳感器組裝完以后鉆孔。

與美國專利第5173166號所述類似的氣體傳感器結(jié)構(gòu)，已由歐洲專利申請第EP-A2-0902281(Senco)公開。其中氣體傳感器殼體包括疊層導電聚合物骨架構(gòu)件，所述骨架構(gòu)件被非導電骨架件分隔開。電極采用加熱的方法與導電聚合物構(gòu)件粘結(jié)在一起。該氣體傳感器也存在與美國專利第5173166號(Tomantschger)所述氣體傳感器相同的問題，即在該傳感器中，各單個骨架構(gòu)件之間的連接必須是密封的。該氣體傳感器也具有比較多的部件，因此傳感器的組裝過程緩慢且費用高。總的來講，氣體傳感器的類似骨架構(gòu)件采用導電聚合物制做是不利的。

本發(fā)明的一個目的是提供一種氣體傳感器，該傳感器具有較小數(shù)量的組成件，因而相對便宜且易于制造。本發(fā)明的另一個目的是提供一種形成氣體傳感器外部電氣連接的廉價和可靠的方法。本發(fā)明還有一個目的是生產(chǎn)一種結(jié)構(gòu)更緊湊的傳感器。

發(fā)明公開內(nèi)容

本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求1至8所述的電化學氣體傳感器。

附圖簡述

下面參照附圖用實例說明本發(fā)明的實施例，附圖如下：

圖1a示出第一種氣體傳感器截面圖；

圖1b示出圖1a所示氣體傳感器的平面圖；

圖2a示出第二種氣體傳感器截面圖；

圖2b示出圖2a所示氣體傳感器的平面圖；

圖2c和圖2d示出圖2a所示氣體傳感器的一部分；

圖3a示出又一種氣體傳感器的截面圖；

圖3b示出另一種氣體傳感器的截面圖；

圖4示出又一種氣體傳感器的截面圖；

圖5示出又一種氣體傳感器的橫截面圖；以及

圖6示出另一種氣體傳感器的橫截面圖。

優(yōu)選實施例詳細說明

參見圖1a，其中展示了總體上呈圓筒狀的電化學氣體傳感器(10a)，該傳感器包括一個由三部分組成的殼體(12)，即一個呈圓筒狀、內(nèi)部中空且形成一個電解液儲存區(qū)(20)的主體部分(12b)，一個圓盤形頂蓋(12a)，和一個圓盤形凸緣(12c)。在主體(12b)和頂蓋(12a)之間裝有一個圓盤狀多孔撓性膜片(18)。殼體(12)內(nèi)部可有一個槽溝，該槽溝的尺寸恰好卡住撓性膜片基片(18)。