一种家庭煤气管道及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种家庭煤气管道及其制作方法，本发明专利技术通过在煤气管道外壁设置固体电解质型气体传感器，对于危险气体的检测达到了出乎意料的灵敏度和超快的响应恢复速度，能及时地发现煤气管道在使用过程中的易燃易爆险情，具有很大的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械领域，具体涉及。
技术介绍
管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体等的装置，煤气管道，是用于运输煤气的管道，大多敷设在地下，家庭煤气管道一般铺设在墙体周边或内部。管道煤气给市民的生活带来了极大的便利，同时管道煤气也是具有一定毒性的爆炸性气体，由于煤气管道的故障、泄露、腐蚀等原因，会对居民生活安全造成很大的隐患。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的问题，提供。本专利技术提供了以下的技术方案:—种家庭煤气管道，在煤气管道的外壁位置设置固体电解质型气体传感器，固体电解质型气体传感器包括加热板、布置在加热板上的钇稳定氧化锆(YSZ)基板(1)和布置在YSZ基板上的铂(Pt)参考电极(4)、敏感电极A (3)和敏感电极B (5)，其中敏感电极A和敏感电极B分别布置在Pt参考电极的两侧，敏感电极A的材质为氧化钨纳米颗粒掺杂纳米氧化镍粉，敏感电极B的材质为纳米Sn02粉。优选的，所述YSZ基板为掺杂8mol % Y203，其物理大小为6mm*4mm*0.2mm,米用电化学方法腐蚀出两个l*2mm区域的纳米多孔结构，该结构分别用来放置敏感电极A和敏感电极B ;在YSZ基板的纳米多孔区域上制作直径0.1-0.3mm的铂金圆点作为YSZ基板与电极的连结；敏感电极A和敏感电极B的厚度均为0.5mm，敏感电极B中SnOjfi米粉的粒径为15_22nm0—种家庭煤气管道的制作方法，在煤气管道的外壁位置设置固体电解质型气体传感器，固体电解质型气体传感器包括多孔钇稳定氧化锆(YSZ)基板，和布置在YSZ基板上的铂(Pt)参考电极、敏感电极A和敏感电极B，其中敏感电极A和敏感电极B分别布置在Pt参考电极的两侧；其中，a.取YSZ基板先后用水和无水乙醇多次超声清洗，烘干后待用；b.取铂浆，在清洗过后的YSZ基板的中间制作l*2mm大小的细条状铂浆带，在YSZ的多孔区域分别制作一个小的铂浆圆点，大批量生产时，可以采用丝网印刷工艺；C.取三段铂丝分别粘在YSZ片子的刚涂好铂浆的区域，然后将YSZ基板放置在红外灯下烘烤数小时；d.取适量敏感电极材料A、B，分别放入玛瑙研钵中充分研磨后加入少量去离子水，调配成粘稠状浆料A、B，分别将浆料A、B于基板多孔结构处涂上形成传感器的两个敏感电极A、B，厚度为0.5mm ；e.将上步骤得到的基板放入马弗炉高温800°C烧结两小时；f.在“几”形Pt加热板印有Pt电极的一面均匀涂上一层无机胶，然后将加热板与上步骤中得到的基板粘在一起，放入马弗炉中200°C烧结20分钟，取出，即得传感器原型器件。优选的，(1)多孔钇稳定氧化锆(YSZ)⑵制备:采用双槽电化学腐蚀法制备多孔结构YSZ ；a.取YSZ平板(8mol % Y203掺杂，6mm*4mm*0.2mm)，先后用水和无水乙醇多次超声清洗，烘干；b.配制预处理溶液:按照质量份数，1-1.8%茶皂素，2%苹果酸，其余为纯净水，然后将YSZ平板投入其中，完全浸没，在50-58°C条件下处理20-28min，随后用微波处理2min，洗净自然干燥备用；所述微波处理的参数为:2450MHz、65W，辐照2_5s，间隔lOmin，一共照射3_5次；c.配制腐蚀溶液，取HF(体积份数40% )和去离子水按体积比1:5，适量添加高锰酸钾混合，放入双电槽电化学装置，腐蚀槽与夹具均为耐腐蚀的聚四氟乙烯材料，电极为柱状金属Pt，夹具将腐蚀槽分为两个互不连通区域，夹具中央具有两个l*2mm特定形状的孔洞；d.腐蚀过程在黑暗条件下进行，装置所用电源为恒流源，施加腐蚀电流密度为40mA/cm2，经过30min，在YSZ平板上形成两个l*2mm区域的多孔结构⑵，制作完毕清洗后保存在无水乙醇中；(2)敏感电极材料A制备:a.合成氧化钨纳米颗粒:称取1.5gNa2W04溶于45mL去离子水中，在搅拌情况下，滴加浓度为3mol/L的HC1溶液至钨酸沉淀完全；然后离心分离，将沉淀物放入小烧杯中，加入30mL去离子水，再加入75gKN03，剧烈搅拌，形成浆糊状物，在180°C下水热反应12h，自然冷却至室温；将反应物(沉淀)用去离子水充分洗涤，再用乙醇洗涤，过滤，在80°C下脱水干燥，得到产物即氧化钨纳米颗粒；b.氧化妈纳米颗粒掺杂氧化镍:取质量比为3:1的氧化妈纳米颗粒与纳米镍粉放入搅拌器中，使其充分混合；然后将混合材料放入真空管式炉中，加热至300°C，保温4h，使镍粉充分氧化，最后自然降温至室温；(3)敏感电极材料B制备:a.首先将粒径为15-22nm的SnOjfi米粉在80°C真空干燥箱中干燥12小时；b.称取干燥的Sn02纳米粉2.0g，然后向其中加入4.0ml氯铂酸溶液，浓度为10mmol/L，浸渍完全后将其超声15min，使其混合均匀；c.将混合物静置6h，再放入真空干燥箱中在80°C干燥12h，干燥后将混合物在500°C下烧结12h，自然降至室温，即得敏感电极B。本专利技术的有益之处在于:本专利技术通过在家庭煤气管道外壁位置设置固体电解质型气体传感器，对于危险气体的检测达到了出乎意料的灵敏度和超快的响应恢复速度，能及时地发现家庭煤气管道在使用过程中的易燃易爆险情，具有很大的市场前景。【附图说明】图1为双电槽电化学装置示意图；图2为本专利技术的家庭煤气管道的结构示意图；图3为YSZ平板多孔结构示意图；图4为本专利技术的气体传感器的结构示意图。【具体实施方式】本专利技术技术专利技术的设计主要出于对以下几点的考虑:气体传感器气体传感器主要是指能够在空气或某一特性的环境内，将目标气体的种类及浓度等按照一定的规律转化为可检测信号的一种器件或装置。检测的方式主要有测试电流、电阻、电位、热量、温度等。根据气敏传感器的工作特性，主要分为半导体式、固体电解质式等。固体电解质固体电解质类气体传感器一般都是电化学型传感器，主要由电解质、敏感电极和参考电极组成，电解质是其重要组成部分。根据载流子的不同，导体可以分为电子导体和离子导体，后者即电解质，除了一般的液体电解质，还有一些离子晶体也具有高的离子导电率，这类固体导电体被称作固体电解质(solidelectrolyte)，包括陶瓷、玻璃、无机金属盐和一些有机高分子材料。固体电解质中导电离子可以为阳离子也可以是阴离子，其主要是由材料本身的缺陷决定的。钇稳定氧化锆(YSZ)稳定氧化锆/钇稳定氧化锆(YSZ)是最有用的一种固体电解质，常温下，氧化锆(Zr02)是一种单斜晶体，离子导电率很低，当掺杂入适量的二价或三价立方对称氧化物(Y203、MgO、CaO、Sc203)对其进行处理，可以表现出离子导电性，具有高的氧离子导电率、优异的化学稳定性、以及热稳定性和机械性，在固体氧化物燃料电池和气体传感器领域已被广泛应用。多孔结构YSZ多孔结构YSZ在元素组成上看依然是由原来互联的原子组成，但是具有独特的多孔疏松结构。其比表面积大，利于气体在三相界面(氧化锆、电极、气体)上发生反应，提高灵敏度。本专利技术采用双槽电化学腐蚀法制备YSZ的多孔区域，制作过程简单，多孔区域形貌易控制。氧化钨气敏性质氧化钨为η型金属氧化物半导体，是一种表面电阻控制型气敏材料。氧化钨晶体表面的原子性质活跃，容易吸附气体分子，而气体分子吸附在晶体表面时，会使其内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家庭煤气管道，其特征在于，在煤气管道的外壁位置设置固体电解质型气体传感器，固体电解质型气体传感器包括加热板、布置在加热板上的钇稳定氧化锆(YSZ)基板和布置在YSZ基板上的铂(Pt)参考电极、敏感电极A和敏感电极B，其中敏感电极A和敏感电极B分别布置在Pt参考电极的两侧，敏感电极A的材质为氧化钨纳米颗粒掺杂纳米氧化镍粉，敏感电极B的材质为纳米SnO2粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖白玉，
申请(专利权)人：肖白玉，
类型：发明
国别省市：浙江;33