[發明專利]一種極限電流型氧傳感器

在審

• 申請號: 201810909991.3
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN108982634A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 王相南;劉濤;于景坤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及一種極限電流型氧傳感器，包括彼此疊置且相連的固體電解質層和致密擴散障礙層，致密擴散障礙層包括鈰鋯復合氧化物材料。本發明中由于鈰鋯復合氧化物材料價格低，是一種混合離子電子導電氧化物，且其物理性能和化學性能穩定，用于致密擴散障礙層能夠降低成本，同時提高致密性、力學性能和穩定性能。

技術領域

本發明屬于電化學氧傳感器技術領域，具體涉及一種極限電流型氧傳感器。

背景技術

致密擴散障礙層極限電流型氧傳感器包括彼此疊置且相連的固體電解質層和致密擴散障礙層，因其響應速度快、靈敏度高、使用壽命長、無需參比電極等優點而受到廣泛關注。與固體電解質具有良好的物理和化學相容性的致密擴散障礙層是高性能極限電流氧傳感器的關鍵。相比較小孔型和多孔型的極限電流型氧傳感器，致密擴散障礙層極限電流型氧傳感器由于采用了氧離子-電子混合導體作為致密擴散障礙層，能夠克服孔隙堵塞的問題，工作性能更加穩定、響應時間更靈敏、壽命更長。因此，致密擴散障礙層極限電流型氧傳感器越來越受到關注。

對于致密擴散障礙層的材料要求是必須同時具備一定的氧離子傳導性和較高的電子導電性。現有的用于致密擴散障礙層的材料一般為LSM粉末、LSC粉末或者LSF粉末等，但是這些材料價格昂貴、成本高，同時力學性能和穩定性也較差。因此，亟需研發一種同時具備氧離子傳導性和電子導電性，且價格低、力學性能和穩定性能優異的致密擴散障礙層材料。

鈰鋯復合氧化物材料(Ce_xZr_1-xO₂)，由于其具有獨特的儲氧放氧能力和較高的催化性能，可以有效地調節尾氣空燃比、拓展催化劑的工作溫度窗口。因此主要被應用于汽車尾氣三元催化劑，能夠顯著提高催化劑的催化性能和熱穩定性，已成為三元催化劑必不可少的材料之一。

由于汽車排放的尾氣有時溫度很高，特別是汽車高速行駛時，瞬間溫度有時可達900℃以上，這就要求催化劑必須能夠耐高溫。同時隨著環保要求的不斷提高和相關排放法規的日益嚴格，對鈰鋯復合氧化物材料的熱穩定性、低溫還原性能和儲放氧能力提出了更高的要求。因此，現有中一般通過向鈰鋯復合氧化物材料中添加其他助劑對其進行改性，以進一步提高其耐熱性能、熱穩定性、低溫還原性能和儲放氧能力，而對鈰鋯復合氧化物材料其他方面的性能研究極少。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明的目的是提供一種極限電流型氧傳感器，其結構中的致密擴散障礙層包括同時具備氧離子傳導性和電子導電性，且價格低，致密性、力學性能和穩定性能優異的鈰鋯復合氧化物材料。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種極限電流型氧傳感器，包括彼此疊置且相連的固體電解質層和致密擴散障礙層，致密擴散障礙層包括鈰鋯復合氧化物材料。

根據本發明一個較佳實施例，鈰鋯復合氧化物材料的組成通式為：Ce_xZr_1-xO₂，其中，x為0.45～0.75。

具體地，x在0.45～0.75之間時，得到的鈰鋯復合氧化物材料具備較高的電子導電性，能夠用于更多的領域中。