一种用于同时监测大气中CO2和NOx含量的薄膜型传感器

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技术领域\n本发明属于电化学领域，特别适用于大气监测、汽车尾气监控及其他科学研究。\n背景技术\n现有技术当中用于大气监测的传感器一般是固体电解质传感器，这种传感器 除固体电解质和辅助电极外，需配有参比电极，结构复杂、体积大、成本高，而 且一次只能测量一种气体。\n发明内容\n本发明解决的关键技术问题在于改变传统固体电解质传感器体积大、成本 高、结构复杂的问题。\n本发明是一种用于大气监测的薄膜型传感器，其特征在于传感器由 NASICON或Naβ-Al2O3片4、氧化钇部分稳定的氧化锆薄膜5、Na2CO3辅助电 极3、Ba(NO3)2辅助电极8、第一铂电极2、第二铂电极7、第三铂电极9、第一 铂电极引线1、第二铂电极引线6、第三铂电极引线10组成。氧化钇部分稳定的 氧化锆薄膜5溅射于NASICON或Naβ-Al2O3片4的下表面，Na2CO3辅助电极3 和Ba(NO3)2辅助电极8采用厚膜技术分别覆盖于NASICON或Naβ-Al2O3片4 上表面两侧的两个小半圆上，第一铂电极2溅射在Na2CO3辅助电极3的上表面 并与第一铂电极引线1连接。第二铂电极7溅射覆盖于Ba(NO3)2辅助电极8的 上表面，并与第二铂电极引线6连接，第三铂电极9溅射覆盖于氧化钇部分稳定 的氧化锆薄膜5的下表面，并与第三铂电极引线10连接。无参比电极。Na2CO3 辅助电极3由Na2CO3制成，Ba(NO3)2辅助电极8由Ba(NO3)2制成。\n整个传感器的直径仅0.8～1.2cm，厚0.3～0.5cm，可同时测试大气中的CO2 及NOx含量；信号以毫伏(mV)输出，易于和自控设备连接；应答时间：20-30 秒；\n使用温度：350-450℃；\n不受氧或氮等气体干扰，可直接敞开于大气中；\n测试范围：1-150ppm NOx；0.01-0.5％CO2；\n计算公式及测试准确度：\n    CO2在673K：logC(质量％)＝3.933-0.01452E(mV)±0.0963；\n       在723K：logC(质量％)＝4.206-0.01336E(mV)±0.0391。\n    NOx在673K：logC(ppm)＝3.412-0.02112E(mV)±0.269；\n             在723K：logC(ppm)＝2.414-0.01120E(mV)±0.197。\n本发明优点在于该传感器体积小，结构简单，成本低，而且可同时测量大气 中的CO2及NOx含量。\n附图说明\n图1为本发明结构的截面图；\n图2为本发明结构的正面图；\n4-NASICON或Naβ-Al2O3片，2--第一铂电极，7--第二铂电极，9--第三铂电极， 1--第一铂电极引线，6--第二铂电极引线，10--第三铂电极引线，3-Na2CO3辅助 电极，5-氧化钇部分稳定的氧化锆薄膜，8-Ba(NO3)2辅助电极\n具体实施方式\n传感器由NASICON或Naβ-Al2O3片4、氧化钇部分稳定的氧化锆薄膜5、 Na2CO3辅助电极3、Ba(NO3)2辅助电极8、铂电极2、7、9、铂电极引线1、6、 10组成。氧化钇部分稳定的氧化锆薄膜5溅射于NASICON或Naβ-Al2O3片4 的下表面，Na2CO3辅助电极3和Ba(NO3)2辅助电极8采用厚膜技术分别覆盖于 NASICON或Naβ-Al2O3片4上表面两侧的两个小半圆上，第一铂电极2溅射在 Na2CO3辅助电极3的上表面并与第一铂电极引线1连接。第二铂电极7溅射覆 盖于Ba(NO3)2辅助电极8的上表面，并与第二铂电极引线6连接，第三铂电极9 溅射覆盖于氧化钇部分稳定的氧化锆薄膜5的下表面，并与第三铂电极引线10 连接。无参比电极。\n测试结果：测试数据举例\n表1复合传感器在673K时对不同混合气体的测试结果   1   2   3   4   5 NOx的含量(ppm)   45.0   9.00   4.50   0.90   0.45 CO2传感器的EMF(mV)   225   264   299   335   362 NOx传感器的EMF(mV)   84.0   115   146   148   179 CO2的含量(％)   5.00   1.00   0.50   0.10   0.05\n表2复合传感器在723K时对不同混合气体的测试结果     1     2     3     4     5 CO2的含量(％)     5.00     1.00     0.50     0.10     0.05 NOx的含量(ppm)     45.0     9.00     4.50     0.90     0.45 CO2传感器的EMF(mV)     261     319     335     389     412 NOx传感器的EMF(mV)     83.0     119     147     238     235