本發(fā)明涉及傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種電化學(xué)一氧化碳傳感器。

背景技術(shù)：

一氧化碳等有害氣體，其特征為無(wú)色無(wú)味，不易發(fā)現(xiàn)；吸入后極易產(chǎn)生危險(xiǎn)，嚴(yán)重可導(dǎo)致人員的傷亡；對(duì)于這種有害氣體的檢測(cè)，目前品種也較多，檢測(cè)所用儀器大部分為工業(yè)的或是大型的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。內(nèi)部采用檢測(cè)這種有害氣體的傳感器主要以半導(dǎo)體，紅外線傳感器，液態(tài)電化傳感器，半固態(tài)電化學(xué)傳感器。半導(dǎo)體傳感器主要使用二氧化錫反應(yīng)機(jī)理，在使用中功耗大不易攜帶，且受溫度影響大，壽命短等問(wèn)題；紅外線傳感器，雖精度高但成本也高，不易民眾化；化學(xué)傳感器則是目前人們?cè)谑褂弥械氖走x，但是在目前現(xiàn)有技術(shù)中液態(tài)化傳感器所采用的儲(chǔ)水反應(yīng)桶結(jié)構(gòu)壽命短體積大等缺點(diǎn)，另液態(tài)水容易揮發(fā)，在生產(chǎn)中也容易漏液，受溫度影響限制；半固態(tài)電化學(xué)傳感器因使用酸性電解質(zhì)具有腐蝕及漏液情況，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不利于安全生產(chǎn)，也容易受溫度影響，壽命受酸性液體的影響，易揮發(fā)，隨著時(shí)間推移其靈敏度也會(huì)隨之下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)及上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)更緊湊、攜帶更方便、檢測(cè)精度高、成本低、輸出穩(wěn)定及使用范圍廣的純固態(tài)電化學(xué)一氧化碳傳感器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

電化學(xué)一氧化碳傳感器，包括外殼、導(dǎo)電連接層以及氣體催化膜電極組件，所述導(dǎo)電連接層設(shè)置在外殼內(nèi)的底部，所述氣體催化膜電極組件設(shè)置在所述導(dǎo)電連接層上，所述氣體催化膜電極組件自上而下由導(dǎo)電進(jìn)氣帽及其內(nèi)設(shè)置的氣體過(guò)濾單元、緊貼氣體過(guò)濾單元下端設(shè)置的電極連接片、緊貼電極連接片下端設(shè)置的催化電極片組成，所述電極連接片上設(shè)置有氣體導(dǎo)向孔，所述氣體導(dǎo)向孔上設(shè)置有電流輸送層，所述導(dǎo)電連接層和氣體催化膜電極組件一起嵌入帶有凹槽的密封圈中，并整體設(shè)置在所述外殼內(nèi)形成傳感器。

優(yōu)選的，所述外殼采用導(dǎo)電性能強(qiáng)的鋼體材料或采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料，所述外殼采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料時(shí)需要引出一根導(dǎo)電線。

優(yōu)選的，所述電極連接片采用導(dǎo)電性強(qiáng)的鋼體材料或采用導(dǎo)電引線的方式引出，所述氣體導(dǎo)向孔垂直對(duì)應(yīng)于電極連接片的工作電極面的方向。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽采用導(dǎo)電性較強(qiáng)的鋼體材料。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料時(shí)需要將其與電極連接片的導(dǎo)電引線電連接。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽開(kāi)設(shè)有氣體輸送門(mén)或氣體輸送孔。

優(yōu)選的，所述氣體過(guò)濾單元為活性的吸附氣體物質(zhì)、氣體通過(guò)性良好的物質(zhì)中的一種或兩種組成。

優(yōu)選的，所述電流輸送層為透氣性高且導(dǎo)電性好的膜片。

優(yōu)選的，所述氣體催化膜電極組件中電極連接片的氣體導(dǎo)向孔進(jìn)入一氧化碳?xì)怏w時(shí)，催化電極片在工作電極面對(duì)氣體進(jìn)行催化中和使電極發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)并轉(zhuǎn)化成電流由電流輸送層輸送至電極連接片上，再通過(guò)外殼體輸出進(jìn)行檢測(cè)。

優(yōu)選的，所述外殼與電極連接片采用無(wú)緊密貼合。

通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的電化學(xué)一氧化碳傳感器，取代現(xiàn)有的液態(tài)儲(chǔ)水反應(yīng)桶的傳感器，半固態(tài)酸性電化學(xué)傳感器的問(wèn)題，具有防腐蝕，成本低工藝簡(jiǎn)化，體積更小配套產(chǎn)品的集成度更高，同時(shí)該傳感器對(duì)溫度影響較小，其壽命為現(xiàn)有的2倍，反應(yīng)靈敏度更快，線性更好。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的一種電化學(xué)一氧化碳傳感器的爆炸圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的一種電化學(xué)一氧化碳傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、外殼；2、導(dǎo)電連接層；3、導(dǎo)電進(jìn)氣帽；4、氣體過(guò)濾單元；5、電極連接片；6、催化電極片；7、橡膠墊；8、電流輸送層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

本發(fā)明提供的一種電化學(xué)一氧化碳傳感器，如圖1-2所示，包括外殼1、導(dǎo)電連接層2以及氣體催化膜電極組件，所述導(dǎo)電連接層2設(shè)置在外殼1內(nèi)的底部，所述氣體催化膜電極組件設(shè)置在所述導(dǎo)電連接層2上，所述氣體催化膜電極組件自上而下由導(dǎo)電進(jìn)氣帽3及其內(nèi)設(shè)置的氣體過(guò)濾單元4、緊貼氣體過(guò)濾單元4下端設(shè)置的電極連接片5、緊貼電極連接片5下端設(shè)置的催化電極片6組成，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽3開(kāi)設(shè)有氣體輸送門(mén)或氣體輸送孔，所述氣體過(guò)濾單元4為活性的吸附氣體物質(zhì)、氣體通過(guò)性良好的物質(zhì)中的一種或兩種組成，所述電極連接片5上設(shè)置有氣體導(dǎo)向孔，所述氣體導(dǎo)向孔上設(shè)置有電流輸送層8，所述電流輸送層8為透氣性高且導(dǎo)電性好的膜片，所述外殼1與電極連接片5采用無(wú)緊密貼合，所述導(dǎo)電連接層2與氣體催化膜電極組件之間還設(shè)置有一層電極連接片5，便于導(dǎo)電連接層2與氣體催化膜電極組件的連接，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽3與氣體過(guò)濾單元4之間設(shè)置有橡膠墊7，起到防震效果，所述導(dǎo)電連接層2和氣體催化膜電極組件一起嵌入帶有凹槽的密封圈中，并整體設(shè)置在所述外殼1內(nèi)形成傳感器。將整個(gè)結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)成鈕扣電池形體，體積小，且安裝便捷攜帶方便。

所述氣體催化膜電極組件中電極連接片5的氣體導(dǎo)向孔進(jìn)入一氧化碳?xì)怏w時(shí)，催化電極片6在工作電極面對(duì)氣體進(jìn)行催化中和使電極發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)并轉(zhuǎn)化成電流由電流輸送層輸送至電極連接片上，再通過(guò)外殼1體輸出進(jìn)行檢測(cè)。

催化電極片6經(jīng)過(guò)處理干燥過(guò)的pemfc膜進(jìn)行工作層和催化層的加工，具體加工可用印刷技術(shù)或噴涂技術(shù)進(jìn)行，所用的催化機(jī)理材料可用貴金屬鉑或鈀按一定比例進(jìn)行加工粘接，后期處理時(shí)間短，加工pemfc膜后可進(jìn)行熱處理及熱壓工藝以增加擔(dān)載量的的粘性度，加工完成后進(jìn)行沖剪貼合。

所述外殼1采用導(dǎo)電性能強(qiáng)的鋼體材料或采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料，所述外殼1采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料時(shí)需要引出一根導(dǎo)電線。

所述電極連接片5采用導(dǎo)電性強(qiáng)的鋼體材料或采用導(dǎo)電引線的方式引出，所述氣體導(dǎo)向孔垂直對(duì)應(yīng)于電極連接片5的工作電極面的方向。

所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽3采用導(dǎo)電性較強(qiáng)的鋼體材料，所述導(dǎo)電進(jìn)氣帽3采用非導(dǎo)電性的介質(zhì)材料時(shí)需要將其與電極連接片5的導(dǎo)電引線電連接。

本發(fā)明實(shí)例中的適用范圍：

1、本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)微型的固態(tài)聚合型燃料電池，主要輸出穩(wěn)定的電流信號(hào)，且輸出的電流信號(hào)與空氣中的一氧化碳濃度成良好的線性關(guān)系。

2、本結(jié)構(gòu)對(duì)于一氧化碳敏感度極好，可改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同機(jī)理延伸出其他類(lèi)型傳感器。

3、本結(jié)構(gòu)完全可以取代現(xiàn)有技術(shù)條件下的半固態(tài)電化學(xué)傳感器，儲(chǔ)水式電化學(xué)傳感器。

本發(fā)明實(shí)施例的工作原理如下：

1、當(dāng)在空氣中包含有一氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散到導(dǎo)電進(jìn)氣帽的氣體過(guò)濾單元上時(shí)，氣體過(guò)濾單元將一氧化碳?xì)怏w輸送至電極連接片的氣體導(dǎo)向孔中，且氣體過(guò)濾單元阻斷其他氣體以便內(nèi)部得到凈化干凈的一氧化碳?xì)怏w。在氣體導(dǎo)向孔中的一氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)電極連接片上的導(dǎo)向孔傳送到催化電極片的工作電極面上，在催化電極面上由擔(dān)載的催化劑對(duì)一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行催化中和使得電極上的離子發(fā)生移動(dòng)與對(duì)電極上進(jìn)行交換從而轉(zhuǎn)化出電流信號(hào)，此信號(hào)會(huì)根據(jù)氣體的含量從而轉(zhuǎn)化能力不同。這樣輸出的電流信號(hào)就會(huì)根據(jù)氣體所含量輸出正比例關(guān)系的電流信號(hào)。

2、所述催化電極片所擔(dān)載的催化含量有粘接的牢度是恒量電流信號(hào)移動(dòng)的速度，從而影響整體傳感器的性能。

本發(fā)明實(shí)施例的電流輸出參數(shù)如下：

1、本結(jié)構(gòu)的傳感器輸出信號(hào)與一氧化碳濃度成正比的關(guān)系；

2、本結(jié)構(gòu)的傳感器輸出參數(shù)并非是一致的，從3-6na/ppm之間。

本發(fā)明公開(kāi)的一種電化學(xué)一氧化碳傳感器，取代現(xiàn)有的液態(tài)儲(chǔ)水反應(yīng)桶的傳感器，半固態(tài)酸性電化學(xué)傳感器的問(wèn)題，具有防腐蝕，成本低工藝簡(jiǎn)化，體積更小配套產(chǎn)品的集成度更高，同時(shí)該傳感器對(duì)溫度影響較小，其壽命為現(xiàn)有的2倍，反應(yīng)靈敏度更快，線性更好。同時(shí)，將整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成鈕扣電池形狀體，體積更小，安裝攜帶便捷，基于外殼可設(shè)計(jì)為底部平面或度部稍留安裝臺(tái)面，具有結(jié)構(gòu)緊湊，或利用非導(dǎo)電性介質(zhì)易可。充分利用催化氧化機(jī)理原理，將一氧化碳?xì)怏w催化成電流輸出，從而對(duì)一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)，檢測(cè)氣體不限于一氧化碳?xì)怏w，適用性更廣。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。