[發明專利]一種新型氨氣傳感器芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202011224566.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112362716A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 謝光遠;時可;邱電榮;尹亮亮;吳旭旭
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;G01N27/41
• 代理公司: 棗莊小度智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 37282
• 代理人: 鄭素娟

本發明公開了一種新型氨氣傳感器芯片及其制備方法。芯片包括由上而下依次設置的第一層至第五層流延基片，在第一層流延基片正面印刷公共外電極，其反面印刷非活性電極，在第一層流延基片反面或第三層流延基片正面印刷催化電極，非活性電極和公共外電極形成泵氧功能單元，催化電極和公共外電極形成測氨功能單元；在第三層流延基片反面或第四層流延基片正面印刷參考電極；在第五層流延基片正面印刷加熱電阻，加熱電阻兩側分別印刷絕緣層，加熱電阻通過小孔和第五層流延基片反面引腳相連。本發明具有控制簡單和測試精確的特點，所制備的氨氣傳感器芯片能夠連續精確地測量氧氣和氨氣含量。

技術領域

本發明屬于汽車尾氣傳感器技術領域。尤其涉及一種新型氨氣傳感器芯片及其制備方法。

背景技術

目前車用尾氣氨氣傳感器芯片采用催化電極與普通電極的電勢差構成，依據催化反應氨氣對于環境氧的消耗造成與對比電極五消耗的氧電勢差構成濃差電池測量氨氣的含量。

這種氨氣傳感器芯片的缺點是，按照能斯特公式氧濃差電勢與氧含量比值的對數成正比，所以經過催化耗氧造成的兩個電極的氧濃差比值非常接近1，從而對應的電勢差極小，難以檢查出氨氣的含量；即使經過類似氧泵的抽氧過程使得環境氧降低從而擴大催化耗氧造成的兩個電極的氧濃差比值偏離1多一些，也不足以滿足達到顯著的測量效果的條件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型氨氣傳感器芯片及其制備方法，是提供一種通過泵氧減少環境氧含量基礎上再通過催化使得環境氨氣耗氧從而測試精確的環境氨氣含量的傳感器芯片設計及制備方法，用該方法制備的氨氣傳感器芯片對應電控單元與目前市面上NOx傳感器的電控單元基本一樣，簡單有效，能精確連續測量氧氣和氨氣含量。以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：

一種新型氨氣傳感器芯片，包括由上而下依次設置的第一層流延基片、第二層流延基片、第三層流延基片、第四層流延基片、第五層流延基片，在第一層流延基片正面印刷公共外電極，其反面印刷非活性電極，在第一層流延基片反面或第三層流延基片正面印刷催化電極，非活性電極和公共外電極形成泵氧功能單元，催化電極和公共外電極形成測氨功能單元；在第三層流延基片反面或第四層流延基片正面印刷參考電極；在第五層流延基片正面印刷加熱電阻，加熱電阻上下兩側分別印刷絕緣層，加熱電阻通過小孔和第五層流延基片反面引腳相連。

作為本發明進一步的方案：催化電極是在相應位置表面先印刷催化電極非活性電極層，其上用多孔漿料印刷催化電極催化層。

作為本發明進一步的方案：非活性電極和催化電極由已沖孔的第二層流延基片分隔開并形成電氣緩沖間、第一腔室以及第二腔室，兩腔室之間留有狹縫擴散通道。

一種新型氨氣傳感器芯片的制備方法，包括如下步驟：

（1）在第一層流延基片正面印刷公共外電極，反面印刷非活性電極，在第一層流延基片反面或第三層流延基片正面印刷催化電極，非活性電極和催化電極由已沖孔的第二層流延基片分隔開并形成第一腔室和第二腔室，兩腔室之間留有狹縫擴散通道，非活性電極和公共外電極形成極限電流型主泵用于泵氧測試氧含量，催化電極和公共外電極形成極限電流型測量泵用于測量氨氣含量；

（2）第三層流延基片反面或第四層流延基片正面印刷參考電極，在第五層流延基片正面印刷加熱電阻，加熱電阻上下兩側有絕緣層，加熱電阻通過小孔與第五層流延基片反面的小孔相連；

（3）將五層基片經過等靜壓疊合成為整體生坯，切割生坯形成單個芯片生坯；經過排膠并在1450攝氏度燒結1-3小時，制得新型氨氣傳感器芯片。

作為本發明進一步的方案：催化電極先印刷一個非活性電極然后其上再印刷催化層，催化層具有促進尾氣中氨氣與氧反應的能力，根據反應后氧含量的減少計算出尾氣中氨氣的含量。

作為本發明進一步的方案：所述印刷加熱電阻阻值為2~20歐姆。