[實用新型]氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極

有效

• 申請號: 200820192167.2
• 申請日: 2008-11-07
• 公開（公告）號: CN201298027Y
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 孫陽;劉翼翔
• 申請（專利權）人: 武漢華敏測控技術有限公司
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本實用新型涉及一種氧化鋯氧傳感器，具體涉及一種高溫直插式氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極。

背景技術

氧化鋯(ZrO₂)探頭利用穩定的二氧化鋯陶瓷電解質在650℃以上的環境中產生的氧離子導電特性而設計的。在一定的溫度條件下，如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側的氣體中分別存在著不同的氧分壓(即氧濃度)時，二氧化鋯陶瓷內部將產生一系列的反應和氧離子的遷移。這時通過二氧化鋯兩側引出的反應電極，可測到穩定的毫伏級信號，通過計算和分析此信號可以計算出被測氣體氧含量。

通常我們在氧化鋯電解質(ZrO₂管)的兩側面分別燒結上多孔鉑(Pt)電極，在一定溫度下，當電解質兩側氧濃度不同時，高濃度側(II側Pref)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子(4e)結合形成氧離子O^2-，使該電極帶正電，O^2-離子通過電解質中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(I側Po2)的Pt電極上放出電子，轉化成氧分子，使該電極帶負電。

在實際應用中，通過檢測氣體的氧電勢及溫度，通過以能斯特公式為基礎的數學模型，就可以推算出被測氣體的氧含量(百分比)。這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測原理。

普通氧化鋯氧傳感器中，氧化鋯電解質一般采用管狀，電極采用多孔鉑電極。氧化鋯(ZrO₂)氧傳感器國內普遍存在穩定性差和壽命短的現象，即使國外已完全實用化了的產品也常常出現電勢異常、響應劣化、電極中毒或脫落現象，這一切都與ZrO₂氧傳感器的多孔Pt電極的特性有關。因為它的催化能力強，現在還有不少產品用大孔Pt電極。多孔Pt電極的表面積極大，是一種熱力學不穩定狀態，特別是由于氧傳感器長期在高溫下，多孔Pt電極的電極表面分布著的小孔尺寸會不斷增大而響應電極反應。

多孔Pt電極在滲碳爐中致命的弱點是碳黑堆積在Pt電極的孔洞內，特別在高碳勢的情況下更為嚴重，碳黑在多孔Pt電極小孔內的堆積，使得Pt、ZrO₂—氣相三相催化反應界面處的狀態發生變化而使電極反應不穩定，輸出氧勢波動或偏高等現象。多孔Pt電極的小孔在加熱爐煙道中應用時，經常被塵灰堵塞而影響爐氣向三相界面的擴散，最終使氧探頭輸出信號減弱而測不準。

近些年來，連續塊狀合金電極有替代多孔電極的趨勢。實用表明，其催化性能可與多孔Pt電極比美，而在高溫還原性氣氛下的工作，壽命合金塊狀電極比多孔Pt電極壽命長。

普通氧化鋯氧傳感器的合金電極為盤狀結構。存在如下問題：

1、氣氛與氧化鋯電解質不能完全接觸，影響反應時間；

2、容易使炭黑和粉塵堆積，影響探頭輸出，并且不易清除。

3、高溫下易導致氧化鋯電解質與電極接觸不良而影響輸出信號的正確性。

4、當電極管和氧化鋯電解質間的偏差過大時，氧化鋯電解質容易損壞。

發明內容

本實用新型的目的為了克服上述現有的氧化鋯氧傳感器合金電極為盤狀結構而存在的問題和缺陷，提供一種氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極，

一種氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極，將與氧化鋯敏感原件接觸處的合金電極的心部加工成向內凹的圓錐狀，且合金電極的心部整體等分為2-8瓣，底部可以相互連接在一起，也可以不相互連接。

本實用新型的有益效果：1、冠狀鏤空的結構，使氧化鋯電解質完全與氣氛接觸，監測更靈敏。2、炭黑和粉塵不易堆積。3、使電極和氧化鋯電解質在高溫下良好接觸，保證輸出信號的準確。4、具有一定的調節作用，克服了加工誤差可能對探頭造成的損壞。

采用本實用新型的新結構電極：將提高產品的生產效率；使因炭黑或粉塵積累而造成的故障率降低70％；提高產品整體使用壽命30％。

附圖說明

圖1為合金電極心部的底部相互連接在一起的主剖面圖。

圖2為合金電極心部的底部相互連接在一起的俯視圖。

圖3為合金電極心部的底部不相互連接的主剖面圖

圖4為合金電極心部的底部不相互連接的俯視圖。

具體實施方式

結合附圖對本實用新型作進一步的描述。

本實用新型將與氧化鋯敏感原件接觸處的合金電極的心部加工成向內凹的圓錐狀1，且合金電極的心部整體等分為3瓣2，每瓣2的底部相互連接在一起，如圖1、圖2所示，每瓣2的底部不相互連接就如圖3、圖4所示。