專利名稱：氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氧化鋯氧傳感器，具體涉及一種高溫直插式氧化 鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極。
背景技術(shù)：
氧化鋯(Zr02)探頭利用穩(wěn)定的二氧化鋯陶瓷電解質(zhì)在650°C以上
的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導(dǎo)電特性而設(shè)計(jì)的。在一定的溫度條件下， 如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側(cè)的氣體中分別存在著不同的氧分壓 (即氧濃度)時(shí)，二氧化鋯陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生 一 系列的反應(yīng)和氧離子的 遷移。這時(shí)通過(guò)二氧化鋯兩側(cè)引出的反應(yīng)電極，可測(cè)到穩(wěn)定的毫伏 級(jí)信號(hào)，通過(guò)計(jì)算和分析此信號(hào)可以計(jì)算出被測(cè)氣體氧含量。
通常我們?cè)谘趸嗠娊赓|(zhì)(Zr02管)的兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑(Pt ) 電極，在一定溫度下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)(II側(cè)Pref) 的氧分子被吸附在鉑電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子02—，使該電極帶 正電，02—離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)(I側(cè)Po2 )的 Pt電極上放出電子，轉(zhuǎn)化成氧分子，使該電極帶負(fù)電。
在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)檢測(cè)氣體的氧電勢(shì)及溫度，通過(guò)以能斯特公式為 基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，就可以推算出被測(cè)氣體的氧含量(百分比)。這就是氧化 鋯氧探頭的基本檢測(cè)原理。
普通氧化鋯氧傳感器中，氧化鋯電解質(zhì)一般采用管狀，電極采用多孔鉑 電極。氧化鋯(Zr02)氧傳感器國(guó)內(nèi)普遍存在穩(wěn)定性差和壽命短的現(xiàn)象， 即使國(guó)外已完全實(shí)用化了的產(chǎn)品也常常出現(xiàn)電勢(shì)異常、響應(yīng)劣化、電極中 毒或脫落現(xiàn)象，這一切都與Zr02氧傳感器的多孔Pt電極的特性有關(guān)。因?yàn)?它的催化能力強(qiáng)，現(xiàn)在還有不少產(chǎn)品用大孔Pt電極。多孔Pt電極的表面 積極大，是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，特別是由于氧傳感器長(zhǎng)期在高溫下， 多孔Pt電極的電極表面分布著的小孔尺寸會(huì)不斷增大而響應(yīng)電極反應(yīng)。
多孑LPt電極在滲碳爐中致命的弱點(diǎn)是碳黑堆積在Pt電極的孔洞內(nèi)，特 別在高碳勢(shì)的情況下更為嚴(yán)重，碳黑在多孔Pt電極小孔內(nèi)的堆積，使得 Pt、 Zr02—?dú)庀嗳啻呋磻?yīng)界面處的狀態(tài)發(fā)生變化而使電極反應(yīng)不穩(wěn)定， 輸出氧勢(shì)波動(dòng)或偏高等現(xiàn)象。多孔Pt電極的小孔在加熱爐煙道中應(yīng)用時(shí)， 經(jīng)常被塵灰堵塞而影響爐氣向三相界面的擴(kuò)散，最終使氧探頭輸出信號(hào)減 弱而測(cè)不準(zhǔn)。近些年來(lái)，連續(xù)塊狀合金電極有替代多孔電極的趨勢(shì)。實(shí)用表明，其催 化性能可與多孔Pt電極比美，而在高溫還原性氣氛下的工作，壽命合金塊 狀電極比多孔Pt電極壽命長(zhǎng)。
普通氧化鋯氧傳感器的合金電極為盤狀結(jié)構(gòu)。存在如下問(wèn)題
1、 氣氛與氧化鋯電解質(zhì)不能完全接觸，影響反應(yīng)時(shí)間；
2、 容易使炭黑和粉塵堆積，影響探頭輸出，并且不易清除。
3、 高溫下易導(dǎo)致氧化鋯電解質(zhì)與電極接觸不良而影響輸出信號(hào)的正確性。
4、 當(dāng)電極管和氧化鋯電解質(zhì)間的偏差過(guò)大時(shí)，氧化鋯電解質(zhì)容易損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的為了克服上述現(xiàn)有的氧化鋯氧傳感器合金電極為盤 狀結(jié)構(gòu)而存在的問(wèn)題和缺陷，提供一種氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電 極，
一種氧化鋯氧傳感器的新型冠狀合金電極，將與氧化鋯敏感原件接觸 處的合金電極的心部加工成向內(nèi)凹的圓錐狀，且合金電極的心部整體等分 為2 - 8瓣，底部可以相互連接在一起，也可以不相互連接。
本實(shí)用新型的有益效果1、冠狀鏤空的結(jié)構(gòu)，使氧化鋯電解質(zhì)完全與 氣氛接觸，監(jiān)測(cè)更靈敏。2、炭黑和粉塵不易堆積。3、使電極和氧化鋯電 解質(zhì)在高溫下良好接觸，保證輸出信號(hào)的準(zhǔn)確。4、具有一定的調(diào)節(jié)作用， 克服了加工誤差可能對(duì)探頭造成的損壞。
采用本實(shí)用新型的新結(jié)構(gòu)電極將提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率；使因炭黑或 粉塵積累而造成的故障率降低70 % ;提高產(chǎn)品整體使用壽命30 % 。


圖1為合金電極心部的底部相互連接在一起的主剖面圖。 圖2為合金電極心部的底部相互連接在一起的俯視圖。 圖3為合金電極心部的底部不相互連接的主剖面圖 圖4為合金電極心部的底部不相互連接的俯視圖。
具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
本實(shí)用新型將與氧化鋯敏感原件接觸處的合金電極的心部加工成向內(nèi) 凹的圓錐狀1，且合金電極的心部整體等分為3瓣2,每瓣2的底部相互連 接在一起，如圖1、圖2所示，每瓣2的底部不相互連接就如圖3、圖4所 示。
權(quán)利要求1、一種氧化鋯氧傳感器的新型合金電極，其特征在于將與氧化鋯敏感原件接觸處的合金電極的心部加工成向內(nèi)凹的圓錐狀，且合金電極的心部整體等分為2-8瓣。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氧化鋯氧傳感器的新型合金電極，將與氧化鋯敏感原件接觸處的合金電極的心部加工成向內(nèi)凹的圓錐狀，且合金電極的心部整體等分為2-8瓣，底部可以相互連接在一起，也可以不相互連接。本實(shí)用新型具有冠狀鏤空的結(jié)構(gòu)，使氧化鋯電解質(zhì)完全與氣氛接觸，監(jiān)測(cè)更靈敏。炭黑和粉塵不易堆積。使電極和氧化鋯電解質(zhì)在高溫下良好接觸，保證輸出信號(hào)的準(zhǔn)確。具有一定的調(diào)節(jié)作用，克服了可能的加工誤差對(duì)探頭造成的損壞。
文檔編號(hào)G01N27/30GK201298027SQ20082019216
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者劉翼翔, 陽(yáng) 孫 申請(qǐng)人:武漢華敏測(cè)控技術(shù)有限公司