电化学气体传感器制造技术

一种用于检测目标气体的电化学气体传感器包括基板(2)和壳体(1)，该壳体至少与基板(2)一同形成空腔(10)。空腔(10)中预设有电解液以及用于固定电解液的元件(8)。基板(2)上的电极(6)与电解液接触。空腔(10)至少包括第一子容积(V1)、第二子容积(V2)和第三子容积(V3)。在此元件(8)被布置在第一子容积(V1)中。相对于第一子容积(V1)布置第二子容积(V2)，使得超出固定在元件(8)中的电解液的量的电解液的部分至少部分地注入第二子容积(V2)。第二子容积(V2)至少由壳体(1)中的毛细管(K)定义，以将电解液的超量部分留在第二子容积(V2)并阻挡其涌入第三子容积(V3)中。挡其涌入第三子容积(V3)中。挡其涌入第三子容积(V3)中。

【技术实现步骤摘要】
电化学气体传感器


[0001]本技术涉及一种电化学气体传感器。

技术介绍

[0002]在电化学气体传感器中，目标化学物质与工作电极起反应。由于还原或者氧化过程，溶解的离子迁移通过电解液，优选地迁移至反电极并且在此再次起反应。这使得可以在电极处量取与反应成比例的并且由此与目标物质的浓度成比例的电参量。
[0003]通常，这种电化学气体传感器的优选液态或者凝胶状的电解液被布置在壳体的空腔内，并且在这种情况下，通过例如无纺布而被固定。然而，基本无法避免一部分电解液未被无纺布固定。造成这种情况的原因可能是偶然的，也可能是故意的。例如，有可能将过多电解液引入到空腔，要么因为疏忽要么是有意抵消未来的蒸发过程。引入的电解液还可能改变其体积，例如通过容纳或者释放诸如湿气的气体。还可以通过挤压无纺布，产生没有被无纺布束缚的过量电解液。
[0004]另一方面，这种气体传感器还预设了空腔的未灌满电解液的剩余容积。该剩余容积例如有利于压力平衡和通风。
[0005]然而，不希望这样的剩余容积注入过量的电解液和/或定义该剩余容积的壳体表面与电解液接触。一方面，为了电极上保持不变的传感器信号，无纺布应始终浸满恒定量的电解液。另一方面，无法确保曾经流入剩余容积超量部分的电解液重新找到其返回无纺布的路径，且例如其中一部分不会被空腔的内壁吸收或者保持附着于其上。
[0006]总体上，对于测量精度而言，非常重要的是，始终以电极之间相同的电解液配置进行测量。因此，本技术的目的在于，给出一种电化学气体传感器，该气体传感器处理电解液的过量部分，使得测量结果不会受影响。

技术实现思路

[0007]该目的通过一种根据本技术所述的电化学气体传感器得以实现。
[0008]本技术还涉及一种用于检测目标气体的电化学气体传感器。这种气体传感器包括基板和壳体，其中壳体被安置在基板上和/或与其相连和/或紧固于其上。特别地，壳体和基板形成在内部具有空腔的构件。特别地，壳体具有安放到基板上的顶盖的形状。因为基板优选地在平面上伸展，即其在x或者说y方向上的宽度和长度分别定得大于其在z方向上的高度，所以基板遮盖顶盖状壳体的敞开侧。
[0009]在空腔内部预设有电解液。电解液优选地以液态或者凝胶状存在。就这一点而言，壳体和基板都是液体不可穿透的。因此，液态或者凝胶状电解液被关在空腔内，并且不能逸出，因为所有壳体组成部分和基板都阻止液体通过。
[0010]在基板的面对空腔的一侧上安置有至少一个电极和与电极电连接的印制导线。电极优选地被完全布置在基板上的空腔内部，并且与空腔内的电解液接触。与此相反，印制导线优选地密封地在壳体与基板之间从空腔中引出到壳体外部的区域内。
[0011]电解液并非填满或者注满整个空腔，而是仅填充或者灌注其中一部分。因此，空腔存在注满气体混合物(优选空气)的剩余容积。为了即使是例如在气体传感器旋转并且电解液由此将流入空腔的剩余容积中时，电解液仍同样地保持与电极的接触，预设了用于固定电解液的元件。该元件优选地被布置在一个或更多个电极上方，并且优选地被电解液浸透。该元件优选地是无纺布，即包括方向不规则的纤维的非纺织的织物。优选地，无纺布由硅酸盐、硼硅酸盐、碳化硅、碳、石墨、铝、玻璃纤维、塑料或其它惰性材料制成。优选地，无纺布的高度小于1000μm，优选地处于200μm到700μm之间，优选地处于300μm到350μm之间。因此，在空腔中为该元件预设了位置，该位置允许由元件覆盖至少一个电极并且由此确保电极与电解液之间的接触。空腔的其中装入了用于固定电解液的元件的子容积在下文中被称为第一子容积。
[0012]然而，现在，可以如开头已经提到的，用大于元件所能容纳的总量的电解液量灌注空腔。为了容纳电解液超量的这部分，空腔具有被称为第二子容积的第二部段。在气体传感器正常定向时，例如由x/y平面内的平面基板和基板上在z方向上定向的壳体所定义时，第二子容积优选地被布置在第一子容积上方。换言之：第二子容积在竖直的z方向上连接至第一子容积。由此保障了，当第一子容积已满时，第二子容积注入超量的电解液。
[0013]现在，第二子容积的特征在于，其至少也由壳体中的毛细管定义。该毛细管用于将电解液的超量部分羁留在第二子容积内并且用于阻挡其涌入至空腔的第三子容积中。第三子容积优选地在竖直方向z上，位于第二子容积上方并且呈现为空腔的最上方部分。第三子容积优选地是空腔的注满了空气或者其它气体的部分，该部分就其本身而言优选地与第四子容积相连，而第四子容积有利于排气和压力平衡。第三子容积还有利于尽可能容许壳体的机械变形，而不会影响电解液的定位。
[0014]期望的是，最后提及的空腔部段不与电解液接触，特别地不与电解液的过量部分接触。然而，该过量部分没有用元件固定，并且在没有其它措施的情况下，可自由地在剩余空腔内移动。现在，通过预设在第一子容积与第三子容积之间的毛细管，留住这种任何情况下都存在的电解液超量部分。由此防止超量的电解液被射入第三子容积。因此，空腔中的所有电解液要么被元件固定在第一子容积内，要么由毛细管留在第二子容积内。连接至第二子容积的第三子容积和任何后续的补全空腔的子容积由此被保持为没有电解液。
[0015]这些措施具有以下优点：电解液与电极之间的接口(在环境条件保持不变的情况下)始终保持恒定，因为电解液配置始终保持恒定。电解液配置指的是整个电解液的定位，即固定元件中的部分的定位和过量部分的定位。这是因为在固定元件中的紧邻的部分不变的情况下，电解液的过量部分的定位不会改变。电解液配置不必随时保持恒定，而是可以完全通过环境条件(压力、湿度、温度、压缩、张力等)的变化而改变。该措施的优点在于，最后提及的环境条件的可逆变化只会引起电解液配置的可逆变化。一旦环境条件再次恢复成起始状态，则电解液配置并且由此测量信号也都恢复成起始状态。换句话说，这些措施使得稳定的测量信号生成，该测量信号不会受电解液的超量部分和其在空腔内的可变的停留地点的不良影响。特别地，防止了超量的电解液与由元件固定的电解液分离，而这一场景会对测量结果产生显著的不良影响。也防止了元件干燥地运转，即没有充分地浸透，因为例如部分量的电解液停留在空腔的其它部段内，而非停留在用作溢流池的第二子容积内。因为由电极上的传感器信号所代表的测量结果现在基于电解液在第一子容积与第二子容积内的定
义的停留地点，所以传感器信号是稳定的，即在相同的环境条件下是恒定的。当传感器的结构越小，传感器信号对于发生改变的电解液条件的敏感性越显著时，这一点就更加重要。就这一点而言，在传感器信号的质量保持不变的情况下本气体传感器才允许气体传感器部件的微型化和/或一定的弹性。
[0016]特别地，通过溢流区域中元件/无纺布与毛细管的组合，持续地确定电解液的局部布置，更确切地说，与机械和/或环境影响无关，诸如外部作用力，特别是碰撞、压力变化或者湿度影响。因此，避免了特别是在气体传感器薄和/或小的情况下传感器信号的降级。毛细管对此有贡献，其防止电解液溢出到第三子容积中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学气体传感器，用于检测目标气体，所述电化学气体传感器包括：基板(2)，壳体(1)，所述壳体至少与所述基板(2)一同形成空腔(10)，所述空腔(10)内的电解液(5)，用于固定所述电解液(5)的元件(8)，所述基板(2)上的电极(6)，所述电极与所述电解液(5)接触，所述空腔(10)至少包括第一子容积(V1)、第二子容积(V2)和第三子容积(V3)，其中所述元件(8)被布置在所述第一子容积(V1)内，其中相对于所述第一子容积(V1)布置所述第二子容积(V2)，使得超出固定在所述元件(8)中的所述电解液(5)的量的电解液(5)的超量部分至少部分地注入所述第二子容积(V2)，其中所述第二子容积(V2)至少由所述壳体(1)中的毛细管(K)定义，以将所述电解液(5)的超量部分羁留在所述第二子容积(V2)中并且以阻挡其涌入所述第三子容积(V3)中。2.根据权利要求1所述的电化学气体传感器，其中所述基板(2)包括所述目标气体能透过的进气区域(3)，其中所述电极(6)至少部分地覆盖所述进气区域(3)，其中所述第一子容积(V1)连接至所述基板(2)并且至少部分地覆盖所述电极(6)，其中所述第一子容积(V1)被所述元件(8)填满。3.根据权利要求1或权利要求2所述的电化学气体传感器，其中所述元件(8)平放在所述基板(2)上并且至少部分地覆盖所述电极(6)，并且包括与所述电极(6)相连的印制导线(7)，所述印制导线(7)实施在所述基板(2)与所述壳体(1)之间。4.根据权利要求1或权利要求2所述的电化学气体传感器，其中在所述基板(2)平面伸展(x，y)的情况下，所述第一子容积(V1)、所述第二子容积(V2)和所述第三子容积(V3)横向于其，在竖直方向(z)上依次排列，其中所述第一子容积(V1)的横截面积(Q1)大于所述毛细管(K)的横截面积(Q22)，并且其中所述第三子容积(V3)的横截面积(Q3)大于所述毛细管(K)的横截面积(Q22)。5.根据权利要求4所述的电化学气体传感器，其中所述第二子容积(V2)的第一部分(V21)在竖直方向(z)上连接至所述第一子容积(V1)，其中所述第二子容积(V2)的由所述毛细管(K)定义的部分(V22)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：盛思锐股份公司，
类型：新型
国别省市：