一种用于高压水热体系的氢传感器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高压水热体系的氢传感器及其制作方法，它包括基座、锥垫、锥套、电解质陶瓷和绝缘陶瓷，所述基座为圆柱状结构，在基座上设有平行对称的圆柱孔和圆锥孔，所述圆锥孔上大下小底端与圆柱孔相连，在圆锥孔的底端设有锥垫，在圆锥孔的上部设有锥套，锥套内分别设有电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件，在圆柱孔中设有绝缘管，所述绝缘管与锥垫紧密接触，在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件顶面之间连接有电极引线，在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件的底面分别引出有电极引线，电极引线穿过锥垫和绝缘管连接至测量仪器上。本发明专利技术具有良好的密封性、抗腐蚀性和高温机械强度，结构简单、响应迅速、稳定可靠，取得了很好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压水热体系的氢传感器及其制作方法
本专利技术涉及一种氢传感器，尤其涉及一种用于高压水热体系的氢传感器及其制作方法，属于传感器设备

技术介绍
自从1979年发现在东太平洋洋隆21°N（EPR）的海底烟囱喷出高温热液以来，为了更好地约束体系化学和时间的演变，通过技术手段获取真实可靠的原位数据变得尤为重要。对于几乎所有的地球化学体系，氢逸度（活度）通常被认为是最主要的变量之一，因为它控制着传质反应的方向、程度以及二次蚀变矿物的形成。目前，已经研制出多种氢传感器，但都无法在高温高压且极端物理化学环境（例如海底热液）下进行原位测量。而间接测量的常规方法通常依赖于流体取样和后续分析，然后应用一系列算法来校正在实验室测量的化学数据以消除冷却和减压的影响，这不仅使操作复杂、计算繁琐，还会引入误差，严重影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种用于高压水热体系的氢传感器及其制作方法，以解决现有技术难于在高温高压且极端物理化学环境进行氢的原位测量，以及工作压力不高、分析方法复杂等问题。本专利技术的技术方案为：一种用于高压水热体系的氢传感器，它包括基座、锥垫、锥套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：它包括基座（1）、锥垫（2）、锥套（3）、电解质陶瓷（4）和绝缘陶瓷（5），所述基座（1）为圆柱状结构，在基座（1）上设有平行对称的圆柱孔（11）和圆锥孔（12），所述圆锥孔（12）上大下小底端与圆柱孔（11）相连，在圆锥孔（12）的底端设有锥垫（2），在圆锥孔（12）的上部设有锥套（3），锥套（3）内分别设有电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件，在圆柱孔（11）中设有绝缘管（10），所述绝缘管（10）与锥垫（2）紧密接触，在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件顶面之间连接有电极引线（9），在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件的底面分别引出有电极引线（9），电极引线（...

【技术特征摘要】
1.一种用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：它包括基座（1）、锥垫（2）、锥套（3）、电解质陶瓷（4）和绝缘陶瓷（5），所述基座（1）为圆柱状结构，在基座（1）上设有平行对称的圆柱孔（11）和圆锥孔（12），所述圆锥孔（12）上大下小底端与圆柱孔（11）相连，在圆锥孔（12）的底端设有锥垫（2），在圆锥孔（12）的上部设有锥套（3），锥套（3）内分别设有电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件，在圆柱孔（11）中设有绝缘管（10），所述绝缘管（10）与锥垫（2）紧密接触，在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件顶面之间连接有电极引线（9），在电解质陶瓷组件和绝缘陶瓷组件的底面分别引出有电极引线（9），电极引线（9）穿过锥垫（2）和绝缘管（10）连接至测量仪器上。2.根据权利要求1所述的用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：所述锥垫（2）为圆锥台状结构的耐高温绝缘垫，锥垫（2）的中间有竖直的供电极引线（9）穿过的通孔，锥垫（2）的侧壁与基座（1）紧密贴合，锥垫（2）的顶面与锥套（3）和电解质陶瓷组件或绝缘陶瓷组件紧密贴合，锥垫（2）的材料为叶蜡石或氮化硼。3.根据权利要求1所述的用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：所述锥套（3）为耐高温绝缘锥套，锥套（3）内外壁分别与电解质陶瓷组件或绝缘陶瓷组件和基座（1）紧密贴合，锥套（3）顶端面与基座（1）顶面平齐，锥套（3）的材料为叶蜡石或氮化硼。4.根据权利要求1所述的用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：所述电解质陶瓷组件包括电解质陶瓷（4）和活性电极（6），所述电解质陶瓷（4）为圆锥台状结构，电解质陶瓷（4）的侧面与锥套（3）紧密贴合，在电解质陶瓷（4）的顶面和底面分别与海绵状的活性电极（6）紧密贴合，电极引线（9）分别与活性电极（6）连接，电解质陶瓷（4）的材料为钇掺杂锆酸钡陶瓷。5.根据权利要求1所述的用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：所述绝缘陶瓷组件包括绝缘陶瓷（5）、惰性金属层（7）和惰性金属片（8），所述绝缘陶瓷（5）为圆锥台状结构，绝缘陶瓷（5）的侧面与锥套（3）紧密贴合，在绝缘陶瓷（5）的顶面和底面分别与海绵状的惰性金属层（7）和惰性金属片（8）紧密贴合，在绝缘陶瓷（5）的中间有电极引线（9）并与惰性金属层（7）和惰性金属片（8）连接，惰性金属层（7）和惰性金属片（8）的两外侧分别与电极引线（9）连接，绝缘陶瓷（5）的材料为氧化铝陶瓷。6.根据权利要求1所述的用于高压水热体系的氢传感器，其特征在于：所述圆锥孔（12）的锥角为10～20゜。7.根据权利要求1～6任一项所述的用于高压水热体系的氢传感器的制作方法，其特征在于：所述方法步骤为：采用钛合金或不锈钢材料制作基座（1），基座（1）一端开设有两个圆柱孔（11），另一端开设有两个圆锥孔（12），且圆锥孔（12）的收敛端与圆柱孔（11）连通；采用叶蜡石或氮化硼制作圆台状耐高温绝缘锥垫（2）和耐高温绝缘锥套（3），采用高精度车床加工，圆台状耐高温绝缘锥垫（2）大圆面端外径等于或小于耐高温绝缘锥套（3）小圆面端外径，并且在圆台状耐高温绝缘锥垫（2）轴心方向钻直径等于或大于电极引线（9）直径的通孔，供电极引线（9）穿过用；分别采用钇掺杂锆酸钡陶瓷和铂浆制作电解质陶瓷组件；分别采用Al2O3陶瓷和银浆制作绝缘陶瓷组件；分别采用厚度为0.01~0.05mm厚的银箔和直径为0.01~0.05mm的铂丝制作惰性金属片（8）和电极引线（9）；采用单孔或三孔刚玉管制作耐高温绝缘管（10），要求其内孔直径比电极引线（9）直径大，外径比基座（1）上的圆柱孔（11）内径小，长度比基座（1）上的圆柱孔（11）长，确保电极引线（9）与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李和平，彭家卓，徐丽萍，林森，
申请(专利权)人：中国科学院地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：贵州,52