气体传感器制造技术

本发明专利技术提供一种气体传感器，包括开设有蒸汽通孔的传感器主体，所述传感器主体连接有与蒸汽通孔相通的腔体，所述腔体储存有液体，所述腔体内设有将液体与蒸汽通孔相隔离且渗透蒸汽的隔离件。通过在腔体中设置隔离件，在腔体与传感器主体之间透蒸汽而不透液体，从而确保传感器工作时所需的温度和湿度。正由于隔离件透蒸汽而不透液体的性能，由此可以全方位放置气体传感器，拓宽其使用范围，例如可移动、车载等多角度使用，适合于各类人居环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于感测设备，尤其涉及一种电化学气体传感器。
技术介绍
气体传感器是用于检测某种特定的气体存在的传感设备，如检测一氧化碳、 硫化氢、二氧化^<、氢气或乙醇等气体。尤其是当前环境保护和生活安全，这 些有害或者危险气体的检测显得越来越重要。在环境保护方面，大多工业化城市的大气污染4交为严重，例如辟b化氢和二 氧化硫就是主要的大气污染物。它在汽车、飞机尾气燃料燃烧，以及塑料垃圾 焚烧过程中产生，较低浓度的硫化氢和二氧化硫就对身体有害。在生活安全方 面， 一氧化碳中毒事件时有发生。因此，用于这些有毒气体的传感器应运而生。 检测气体有很多方法，其中定电位电流型电化学气体传感器以其测量精度高、 适用范围宽、价才^f氐廉、易于现场监测等优点而受到人们的重视。电流型电化学传感器利用一氧化碳(CO)、曱醛(HCHO)等小分子在一 定电位下的电化学氧化电流大小来测量其化合物的浓度，其原理与燃料电池相 同。较早的传感器有通用电气(GE)公司的多孔聚合物的电化学传感器，例如 美国第3,149,921号专利的一种室温气体传感器，如图1所示，其包括一个反应 室40，该反应室40内具有一个反应腔82,反应腔82开设有一个氧气入口 42、 出口 44以及氢气入口 81。反应室40的侧壁上设置有两个催化电极48和50， 以及夹设于该两电极48、 50之间的离子交换膜52。电极48和50以及离子交 换膜52紧压于两垫圏46、 54之间。其中氢气入口 81与一个氬气储存胶嚢76 相连通。离子交换膜52为阳离子交换膜。电极48、 50可以选用铂电极。上述电化学传感器的工作原理其实是一个原电池反应，具体工作过程如下 氬气通过入口 81进入反应腔82并吸附于催化电极48上，氧气通过入口 42进 入反应腔82并吸附于催化电极50上。然后氢气和氧气分别在两电极48、 50 上发生电极反应，从而在它们之间形成电流。通过测量电流大小来测量氧气的 分压。最早的固体电解质电流型传感器是在1984年报道的，具体请参阅MiuraN, Kato H， Ozaw Y, Yamazoe N等人在《化学快才艮》(CTze附.)上发表的关于 一种用来检测CO气体的传感器的论文。目前最主要的固体电解质是Nafion膜。 由于Nafion膜中氢离子的迁移必须在膜中有水的情况下才能实现，因此所有这 类使用Nafion膜的全固态传感器比全液态的传感器更易失水而寿命更短。为解决水分消耗的问题，有人在设计这类传感器时，在传感器主体的下电 极下方直接设置水箱，来保证膜的含水量恒定。如图2所示，典型的具有水箱 的传感器10包括壳体12。壳体12内层叠设置有上盖板14、垫圏16、扩散层 18、两个塑料垫片20和22、膜电极组件24以及底板26。在底板26下面具有 一个水箱40。上盖板14和底板26分别开设有通孔15和42。由于该传感器10 中通孔42直接与水箱40相连通，水与膜电极组件24之间无阻隔。如果发生传 感器倒置等情况时，将导致传感器10的水箱40里的水淹没Nafion膜，则不能 监测目标气体，因此只能垂直安装使用，使用范围受到限制。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种能全方位放置、使用范围广的电化学气体传感器。一种气体传感器，包括开设有蒸汽通孔的传感器主体，所述传感器主体连 接有与蒸汽通孔相通的腔体，所述腔体储存有液体，所述腔体内设有将液体与蒸汽通孔相隔离且渗透蒸汽的隔离件。与现有技术相比，所述气体传感器在腔体中设置隔离件，因此，腔体与传感器主体之间透蒸汽而不透液体，从而确保传感器主体工作时所需的温度和湿 度。正由于隔离件透蒸汽而不透液体的性能，由此可以全方位放置气体传感器， 拓宽其使用范围，例如可移动、车载等多角度使用，适合于各类人居环境。附图说明图l是较早使用的气体传感器结构示意图。图2是现有的具有水箱的气体传感器结构示意图。图3是本专利技术第一实施例提供的气体传感器结构示意图。图4是图3中的气体传感器的分解结构示意图。图5是本专利技术第二实施例提供的气体传感器结构示意图。图6是本专利技术第三实施例提供的气体传感器结构示意图。图7是本专利技术第四实施例提供的气体传感器结构示意图。图8是本专利技术第五实施例提供的气体传感器结构示意图。图9是本专利技术第六实施例提供的气体传感器结构示意图。图IO是本专利技术第七实施例提供的气体传感器结构示意图。图11是本专利技术第八实施例提供的气体传感器俯视结构示意图。图12是沿图11中G-G线的剖面结构示意图。图13与图ll基本相同，显示的是采用隔离膜的气体传感器结构示意图。 图14与图13基本相同，显示是隔离膜设于贮液室的出口的气体传感器的 结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图3和4，为本专利技术第一实施例提供的气体传感器100。该气体传感器100包括传感器主体110及与之相连的腔体130。传感器主体110沿着其轴 向包括相互层叠设置的感应电极112、对电极114，位于该两电极112和114 之间的交换膜113，以及设置于感应电极112与交换膜113之间的第一催化剂 层115，设置于对电极114与交换膜113之间的第二催化剂层116，该第一催化 剂层115和感应电极112之间设有碳膜117a,第二催化剂层116和对电极114 之间设有碳膜117b。感应电极112开设有通孔112a，该通孔112a与待测气体接触，例如，为 了测量大气中的氢气、 一氧化碳、氧气、曱醛、乙醛、二氧化碳、二氧化硫或 硫化氢的存在及其含量，可直接让通孔112a与大气相通。通孔112a可以是一 个圓形孔或方形孔。本实施例采用圆形孔，因而，感应电4及112可以是一个圆 环。有利的是，圆环状的感应电极112的中间部分朝着交换膜113方向凹陷， 形成边缘上翘的结构，从而使感应电极112受压时，沿其轴向表现出一定的弹 性。对电极114直接与腔体130连接，并在靠近腔体130处开设有蒸汽通孔 114a,该蒸汽通孔114a与腔体130相通。蒸汽通孔114a也可以是一个圓形孔 或方形孔。腔体130中产生的蒸汽可通过蒸汽通孔114a与第二催化剂层116以 及碳膜117相接触。在本实施例中，对电极114是收容传感器主体110内各元 件的壳体，即对电极114从传感器主体110的底部包容各元件的侧面并包覆感 应电极112的周缘。对电4及114在通孔112a以外形成一个开口 114b,该开口 114b与通孔112a以及蒸汽通孔114a共轴，开口 114b的尺寸大于通孔112a的 尺寸。为将电信号传递至外部，以检测气体感测结果，分别采用导电引线141 和142将感应电才及112和对电极114与外部测量装置电气连才妄。在传感器主体110各元件周缘与作为壳体的对电极114之间填充有密封圈 118，该密封圈118紧贴作为壳体的对电极114的内壁，其截面形状大致类似于 对电极114的形状。在两碳膜117a、 117b的外周分别设有支撑环119a和119b。 支撑环119 a和119b采用硬质塑胶材料，交换膜113的周缘紧压在两支撑环119a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器，包括开设有蒸汽通孔的传感器主体，其特征在于，所述传感器主体连接有与蒸汽通孔相通的腔体，所述腔体储存有液体，所述腔体内设有将液体与蒸汽通孔相隔离且渗透蒸汽的隔离件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周海燕，薛耀宗，钱海林，康广，顾旭东，邱新平，李志刚，
申请(专利权)人：江苏百华电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]