[發明專利]以鍶、鐵摻雜的鉻酸鑭為敏感電極的電位型氫氣傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201710058301.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106770560B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 易建新;張赫;張作彬;姜羲
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏;何梅生

本發明公開了以鍶、鐵摻雜的鉻酸鑭為敏感電極的電位型氫氣傳感器及制作方法，其是以La_1?xSr_xCr_1?yFe_yO_3?δ為敏感電極、以Pt為參比電極、以YSZ或GDC為固體電解質；其中0.1≤x≤0.6，0.3≤y≤0.7。本發明中的電位型氫氣傳感器，選用對氫氣具有較好電化學催化活性的鈣鈦礦結構氧化物La_1?xSr_xCr_1?yFe_yO_3?δ做敏感電極，可以使傳感器對氫氣有較高的響應值；選用YSZ或GDC做電解質，可以提高傳感器的氣敏性能和長期穩定性。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器領域，具體涉及一種以La_1-xSr_xCr_1-yFe_yO_3-δ為敏感電極的混合電位型氫氣傳感器及其制作方法。

背景技術

常溫常壓下，氫氣是一種無色透明、無味無臭的氣體。由于它具有易獲得、可再生、熱值高、產物無污染等優點，已經被廣泛應用在醫療及航空航天等領域中。但是由于氫氣具有較寬的爆炸極限(4.0％～75.6％)和較小的引燃能量(0.019mJ)，一旦發生泄漏，在沒有及時發現的情況下很容易引發爆炸事故。因此，開發出響應速度快、靈敏度高的氫氣傳感器對確保氫氣的安全應用十分重要。

根據探測原理的不同，氫氣傳感器可分為半導體型、催化燃燒型、光纖型和電化學型。其中，電化學傳感器由于結構簡單、穩定性好等優點受到了許多研究者的關注，混合電位型氫氣傳感器是電化學傳感器的一種，由固體電解質、敏感電極和參比電極組成，通過測量兩電極間電動勢的變化實現對氣體的監測，是被研究最為廣泛的一類電化學傳感器。如盧革宇等人(專利公開號：CN103257161B)公開了以Pt做敏感電極、金屬氧化物為參考電極的埋藏式氫氣傳感器，日本傳感器專家N.Miura等人也報道了Pt(+Au)做敏感電極的氫氣傳感器的氣敏性能(M.Breedon,N.Miura,Augmenting H₂sensing performance of YSZ–based electrochemical gas sensors via the application of Au mesh and YSZcoating,Sensors and Actuators B:Chemical,182(2013)40-44)。

研究表明，合適的敏感電極材料對提高傳感器對氫氣的氣敏性能至關重要，這或許可以通過使用對氫氣具有良好電化學催化活性的物質來實現。La_1-xSr_xCr_1-yFe_yO_3-δ鈣鈦礦型氧化物用作固體氧化物燃料電池的陽極時，電極在氫氣氣氛中的極化電阻很小，說明這種材料對氫氣的電化學催化能力較強，可能比較適合做電位型氫氣傳感器的敏感電極。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鍶、鐵摻雜的鉻酸鑭為敏感電極的電位型氫氣傳感器及其制備方法，以期可以對氫氣有較高的響應值和較快的響應速度。

本發明為實現發明目的，采用如下技術方案：