一種電解式電化學氧氣傳感器制造技術

本技術提出了一種電解式電化學氧氣傳感器，涉及電化學氣體傳感器的技術領域，用以解決電解式電化學氧氣傳感器中對電極生成的氧氣干擾傳感器測量精度的技術問題。本技術電化學氧氣傳感器包括外殼，外殼內具有空腔；上殼，上殼蓋設在外殼的上方，上殼與外殼之間設有透氣密封圈；空腔內設有芯體，芯體由上至下依次包括工作電極、氣體阻隔膜、參比電極和對電極，工作電極與對電極之間灌裝有電解液；工作電極位于靠近上殼的一側，上殼中設有進氣口，外部氣體通過進氣口與工作電極接觸；外殼內壁與芯體之間具有氣體傳輸通道。本技術利用氣體傳輸通道排出對電極生成的氧氣，避免對工作電極的干擾。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電化學氣體傳感器的，尤其涉及一種電解式電化學氧氣傳感器。

技術介紹

1、氧在自然界中分布最廣，占地殼質量的48.6％，是豐度最高的元素。在烴類的氧化、廢水的處理、火箭推進劑以及航空、航天和潛水中供動物及人進行呼吸等方面均需要用氧。不同的應用領域對氧氣濃度有不同的要求，因此對氧氣濃度的監測很有必要。

2、恒電位電解式電化學氧氣傳感器是一種最常見氧氣敏捷測量方法，并且以長壽命著稱。例如，專利公開號cn20627028lu公開了一種高靈敏度和長壽命的電化學傳感器，包括主體外殼、電解室、透氣孔和防塵保護罩，所述主體外殼內部安裝有電解室，所述電解室內部灌裝有電解液，所述電解室內部上方設置有工作電極，所述電解室內部下方一側設置有對電極，所述電解室內部下方另一側設置有參比電極，且透氣膜上方安裝有過濾器，所述主體外殼表面上方設置有透氣孔，所述透氣孔內部設置有固定塞。

3、恒電位電解式電化學氧氣傳感器的工作原理通常表述為：工作電極置于給定的偏置電壓(恒電位)下，氧氣在工作電極被電解發生還原反應，水在對電極被電解發生氧化反應，可以通過測量上述電解電流的大小來判斷氧氣的濃度，具體反應方程式如下：

4、工作電極：o2+4h++4e-→2h2o；

5、對電極：2h2o→o2+4h++4e-；

6、由反應原理可以預知，傳感器使用過程中，對電極生成的氧氣、在某些條件下如電解液失水時，電解液系統中的溶解氧擴散至工作電極時將嚴重干擾傳感器的測量精度、輸出信號和基線的穩定性。

<p>技術實現思路

1、針對電解式電化學氧氣傳感器對電極生成的氧氣干擾傳感器測量精度的技術問題，本技術提出一種電解式電化學氧氣傳感器，利用氣體傳輸通道排出對電極生成的氧氣，避免對工作電極的干擾。

2、為了達到上述目的，本技術的技術方案是這樣實現的：

3、一種電解式電化學氧氣傳感器，包括外殼，外殼內具有空腔；上殼，上殼蓋設在外殼的上方，上殼與外殼之間設有透氣密封圈，將空腔密封；空腔內設有芯體，芯體由上至下依次包括工作電極、氣體阻隔膜、參比電極和對電極，工作電極與對電極之間灌裝有電解液；工作電極位于靠近上殼的一側，上殼中設有進氣口，外部氣體通過進氣口與工作電極接觸；外殼內壁與芯體之間具有氣體傳輸通道，對電極產生的氣體通過氣體傳輸通道和透氣密封圈擴散至外部；工作電極、參比電極和對電極分別通過引線與外殼底部的三個引線插針連接。

4、所述工作電極上方設有過濾器，過濾器覆蓋整個工作電極，從進氣口進去的氣體經過濾器過濾后與工作電極接觸。

5、所述透氣密封圈與芯體之間設有密封墊片，密封墊片中心開口，過濾器設于開口處。

6、所述透氣密封圈分別與密封墊片和上殼抵接進行密封。

7、所述密封墊片與外殼內壁之間具有間隙，使氣體傳輸通道通過間隙連通至透氣密封圈。

8、所述密封墊片下方與氣體阻隔膜抵接，將工作電極密封在密封墊片的開口處。

9、所述透氣密封圈中分布有連續的孔洞，使氣體能夠通過透氣密封圈。透氣密封圈中的孔洞為微米結構，能夠實現透氣疏水的功能。

10、所述透氣密封圈的材料為橡膠，例如為橡膠密封圈。

11、所述參比電極和對電極之間設有電解質離子傳導件，參比電極和對電極不直接接觸，同時，電解質離子傳導件還有利于電解質的傳輸。

12、所述外殼底部設有電解質儲存槽，電解質儲存槽位于對電極遠離工作電極的一側，電解質儲存槽中儲存有電解液。

13、本技術的有益效果：本技術中對電極位置生成的氧氣沿著對電極橫向方向擴散至外殼壁，順著外殼壁向上擴散至上殼位置，再橫向沿著上殼位置擴散至進氣口處，從進氣口位置擴散至外部。此路徑設計避免了擴散過程中到達工作電極，使產品輸出信號的穩定。

14、本技術有效解決了某些條件下如電解液失水時，電解液系統中的溶解氧向工作電極擴散；并進一步避免對電極生成的氧氣通過電解質內部擴散至工作電極，因此在工作電極和對電極之間，更準確的在工作電極和參比電極之間，設計氧氣擴散勢壘層(氣體阻隔膜)，該勢壘層選用強親水處理后的質子膜，具有優良的質子傳輸效率，并保持充分的溶脹體積形成穩定的氧氣擴散勢壘。

本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.一種電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，包括外殼(1)，外殼(1)內具有空腔；上殼(9)，上殼(9)蓋設在外殼(1)的上方，上殼(9)與外殼(1)之間設有透氣密封圈(13)，將空腔密封；空腔內設有芯體，芯體由上至下依次包括工作電極(7)、氣體阻隔膜(6)、參比電極(5)和對電極(3)，工作電極(7)與對電極(3)之間灌裝有電解液；工作電極(7)位于靠近上殼(9)的一側，上殼(9)中設有進氣口(10)，外部氣體通過進氣口(10)與工作電極(7)接觸；外殼(1)內壁與芯體之間具有氣體傳輸通道(11)，對電極(3)產生的氣體通過氣體傳輸通道(11)和透氣密封圈(13)擴散至外部；工作電極(7)、參比電極(5)和對電極(3)分別通過引線與外殼(1)底部的三個引線插針(14)連接。

2.根據權利要求1所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述工作電極(7)上方設有過濾器(8)，過濾器(8)覆蓋整個工作電極(7)，從進氣口(10)進入的氣體經過濾器(8)過濾后與工作電極(7)接觸。

3.根據權利要求2所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述透氣密封圈(13)與芯體之間設有密封墊片(12)，密封墊片(12)中心開口，過濾器(8)設于開口處。

4.根據權利要求3所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述透氣密封圈(13)分別與密封墊片(12)和上殼(9)抵接進行密封。

5.根據權利要求4所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述密封墊片(12)與外殼(1)內壁之間具有間隙，使氣體傳輸通道(11)通過間隙連通至透氣密封圈(13)。

6.根據權利要求5所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述密封墊片(12)下方與氣體阻隔膜(6)抵接，將工作電極(7)密封在密封墊片(12)的開口處。

7.根據權利要求6所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述透氣密封圈(13)中分布有連續的孔洞，使氣體能夠通過透氣密封圈(13)。

8.根據權利要求7所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述透氣密封圈(13)的材料為橡膠。

9.根據權利要求1-8任一項所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述參比電極(5)和對電極(3)之間設有電解質離子傳導件(4)，參比電極(5)和對電極(3)不直接接觸。

10.根據權利要求9所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述外殼(1)底部設有電解質儲存槽(2)，電解質儲存槽(2)位于對電極(3)遠離工作電極(7)的一側，電解質儲存槽(2)中儲存有電解液。

...

【技術特征摘要】

1.一種電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，包括外殼(1)，外殼(1)內具有空腔；上殼(9)，上殼(9)蓋設在外殼(1)的上方，上殼(9)與外殼(1)之間設有透氣密封圈(13)，將空腔密封；空腔內設有芯體，芯體由上至下依次包括工作電極(7)、氣體阻隔膜(6)、參比電極(5)和對電極(3)，工作電極(7)與對電極(3)之間灌裝有電解液；工作電極(7)位于靠近上殼(9)的一側，上殼(9)中設有進氣口(10)，外部氣體通過進氣口(10)與工作電極(7)接觸；外殼(1)內壁與芯體之間具有氣體傳輸通道(11)，對電極(3)產生的氣體通過氣體傳輸通道(11)和透氣密封圈(13)擴散至外部；工作電極(7)、參比電極(5)和對電極(3)分別通過引線與外殼(1)底部的三個引線插針(14)連接。

2.根據權利要求1所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述工作電極(7)上方設有過濾器(8)，過濾器(8)覆蓋整個工作電極(7)，從進氣口(10)進入的氣體經過濾器(8)過濾后與工作電極(7)接觸。

3.根據權利要求2所述的電解式電化學氧氣傳感器，其特征在于，所述透氣密封圈(13)與芯體之間設有密封墊片(12)，密封墊片(12)中心開口，過濾器(8)設于開口處。

4.根據權利要求3所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：古瑞琴，韓靜，張小水，劉紅霞，楊洋，雷同貴，
申請(專利權)人：鄭州煒盛電子科技有限公司，
類型：新型
國別省市：