电化学氧传感器制造技术

本发明专利技术提供一种响应速度快且能够提高作为氧传感器的寿命的电化学氧传感器。根据本发明专利技术的电化学氧传感器包括保持器(9)、容纳在保持器(9)内的正极(45)、负极(8)以及电解液(7)，所述电解液中含有螯合剂，所述螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学氧传感器
本专利技术涉及电化学氧传感器。
技术介绍
电化学氧传感器(在下文中也称为氧传感器)具有廉价、容易且在常温下可以工作的优点，因此广泛用于船舱内部或检修孔内的氧缺乏状态的检测，或者麻醉机、人工呼吸器等医疗器械中的氧浓度的检测等。作为这样的电化学氧传感器，在专利文献1中公开了“一种电化学氧传感器，是具有正极、负极以及电解液的电化学氧传感器，其特征在于，所述电解液中含有螯合剂(权利要求1)”。另外，在专利文献1中，作为专利技术的效果，公开了“根据本专利技术，能够提供响应速度快的电化学氧传感器(段落[0015])”。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2009/069749
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，当将专利文献1中公开的螯合剂用于电解液时，在提高氧传感器的寿命方面存在极限。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的是提供一种响应速度快且能够提高作为氧传感器寿命的电化学氧传感器。解决问题的方法根据本专利技术的电化学传感器，包括保持器和容纳在所述保持器中的正极、负极以及电解液，所述电解液中含有螯合剂，所述螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上。专利技术效果根据本专利技术，提供一种电化学氧传感器，其响应速度快且也提高了作为氧传感器具的寿命。附图说明图1是显示作为本专利技术优选实施方式的原电池型氧传感器的横截面结构的概念图。图2是显示作为本专利技术另一个优选实施方式的原电池型溶解氧传感器的横截面结构的概念图。图3是用于说明输出电压稳定的概念图。具体实施方式将结合技术构思来说明本专利技术的构造及作用效果。然而，作用效果包括推测的，并且其正确性不用来限制本专利技术。此外，在以下实施方式中的构成要素中，对于在显示最上位概念的独立权利要求中未描述的构成要素，作为可选的构成要素进行说明。本专利技术人发现，作为氧传感器的寿命与电解液中含有的螯合剂的摩尔浓度(mol/L)成比例。因此，本专利技术人发现，为了在保持响应速度快的同时提高在电解液中含有螯合剂的氧传感器的寿命，增加螯合剂的摩尔浓度是很重要的，从而完成了本专利技术。本专利技术中提及的“螯合剂”是指具有多个与金属离子配位的羧基、氨基等官能团的分子，与金属离子形成络合物而使得金属离子失活。此外，本专利技术中提到的“摩尔浓度(mol/L)”是指在25℃时溶解在1L(升)溶液中的溶质的摩尔数。在下文中，作为本专利技术的优选实施方式(下文中记作“本实施方式”)，将具体描述电化学氧传感器中的原电池型氧传感器。原电池型氧传感器是电化学氧传感器之中在正极和负电极之间连接有电阻的氧传感器。具体地，在原电池型氧传感器中，由正极上的电化学氧的还原产生的电流在所述电阻上被转换成电压，由于转换成电压的电流与氧浓度具有比例关系，通过测定所述电压能够检测出未知气体中的氧浓度。图1是显示该实施方式的原电池型氧传感器的横截面结构的概念图。图1中，1为第一保持器盖(内盖)，2为O形环，3为用于防止在隔膜上附着粉尘、灰尘或者附着水膜的保护膜，4A为隔膜，4B为催化电极，5为正极集电体，6为正极引线，7为电解液，8为负极，9为保持器，10为第二保持器盖(外盖)，11为电解液供给用贯穿孔，12为引线用贯穿孔，13为正极集电体保持部，14为校正电阻，15为温度补偿热敏电阻。催化电极4B和正极集电体5构成正极45。此外，第一保持器盖1和第二保持器盖10构成保持器盖101。根据本实施方式的原电池型氧传感器，以图1所示的实施方式为一例，包括保持器9，容纳在保持器9内的正极45、负极8和电解液7。保持器9构成为在其内部容纳正极45、负极8和电解液7。保持器9的材质只要不存在由于后面描述的电解液7引起的腐蚀等问题则没有特别限制，但是适合使用ABS树脂。正极45容纳在保持器9中。正极45的材质，只要能通过在正极上的电化学性氧还原而产生电流则没有特殊限制，但适合使用金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)或钛(Ti)等具有氧化还原活性的催化剂。电解液7容纳在保持器9中。电解液7中含有螯合剂。此外，该螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上。如上所述，由于电解液7中含有摩尔浓度为1.4mol/L以上的螯合剂，因此响应速度快，并且还可以提高作为氧传感器的使用寿命。即，由于在电解液7中含有螯合剂，因螯合作用而使响应速度加快。进一步，由于电解液7中含有的螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上，因此作为氧传感器的使用寿命提高。需要说明的是，能够将摩尔浓度增加至1.4mol/L以上的螯合剂，优选为柠檬酸或柠檬酸盐的任意一种以上。这些柠檬酸、柠檬酸盐，由于相对于水(25℃)的溶解度高(柠檬酸(73克/100毫升)，柠檬酸三钠(71克/100毫升)，柠檬酸三钾(168克/100ml))，可以增加摩尔浓度。更优选地，所述螯合剂至少含有柠檬酸三钾。如上所述，由于柠檬酸三钾在水中具有非常高的溶解度，因此可以进一步提高摩尔浓度。上述摩尔浓度的上限值，根据螯合剂的种类而不同，为这些螯合剂在25℃时的溶液(水)1L(升)中能够溶解的溶质的最大摩尔数。需要说明的是，在所述螯合剂为柠檬酸和柠檬酸三钾的混合溶液的情况下，上述上限值为3.0mol/L，更优选为2.3mol/L。另一方面，本专利技术的“螯合剂”中不包含的乙酸、硼酸、磷酸、氨、碳酸及其盐等，由于络合力弱，仅仅以其构成电解液7则响应速度不会增加，故而不优选。另外，本专利技术中的“所述电解溶液中含有螯合剂”是指，在不脱离本专利技术的宗旨(提供一种响应速度快且提高作为氧传感器的使用寿命的电化学氧传感器，以下同)的范围内，只要“所述螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上”，则所述螯合剂的种类没有特别限制。另外，在不脱离本专利技术的宗旨的范围内，在所述电解液7中，除了所述螯合剂之外，还可以含有所述螯合剂之外的其他成分(络合力弱的乙酸、硼酸、磷酸、氨、碳酸及其盐)。在所述螯合剂为柠檬酸或柠檬酸盐的任意一种以上的情况下，所述电解液在25℃时的pH(在下文中相同)优选2.09以上7.40以下。上述pH范围的电解液，可以通过混合柠檬酸和柠檬酸三钾并调节它们的组成比来获得。或者，可以还将氢氧化钠(NaOH)，氢氧化钾(KOH)等添加到柠檬酸和柠檬酸三钾的混合溶液中来进行调节。或者，可以在柠檬酸三钾(pH7.8至8.6)中加入酸(例如，乙酸、磷酸、碳酸)来进行调节。通过使上述电解液处于上述pH范围，由于所述电解液作为pH缓冲剂(柠檬酸(pKa1＝3.09，pKa2＝4.75，pKa3＝6.40))来发挥作用，因此能够抑制伴随着电解液中的螯合剂与金属形成络合物时所产生的pH值的变化。因此，可以稳定作为氧传感器的输出电压。所述pH更优选为2.59以上且6.90以下。当螯合剂是柠檬酸时，所述电解液在25℃时的pH优选为5.40以上且7.40以下。上述pH范围的电解液，可以通过混合柠檬酸和柠檬酸三钾并调节它们的组成比来获得。或者，还可以将氢氧化钠(NaOH)，氢氧化钾(KOH)等添加到柠檬酸和/或柠檬酸三钾中来进行来调节。或者，可以在柠檬酸三钾(pH7.8至8.6)中加入酸(例如，乙酸、磷酸、碳酸)来进行调节。通过使上述电解液在上述pH值范围内，由于所述电解液液作为pH缓冲剂(柠檬酸(pKa3＝6.40))来发挥作用，因此能够抑制伴随着电解液中的螯合剂与金属形成络合物时所产生的pH值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学氧传感器，包括保持器和容纳在所述保持器内的正极、负极和电解液，所述电解液中含有螯合剂，所述螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上，所述螯合剂为柠檬酸或柠檬酸盐的任意一种以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 JP 2016-2567331.一种电化学氧传感器，包括保持器和容纳在所述保持器内的正极、负极和电解液，所述电解液中含有螯合剂，所述螯合剂的摩尔浓度为1.4mol/L以上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：北泽直久，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP