一种可更换过滤器的电化学CO传感器制造技术

本实用新型专利技术提出一种可更换过滤器的电化学CO传感器，包括壳体，壳体的顶部设有顶盖，顶盖上开设有用于待检测气体进入的进气孔，其特征在于，顶盖背离壳体的一面设有安装槽，安装槽为在顶盖平面上投影呈圆形的凹陷状结构，安装槽内设有可拆卸的过滤器，顶盖上设有覆盖在过滤器背离安装槽一侧的防水透气膜。该传感器具有高灵敏度，抗其他气体干扰的特点，并且通过可更换并可再生循环使用的过滤器延长了传感器的实际使用寿命。感器的实际使用寿命。感器的实际使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换过滤器的电化学CO传感器


[0001]本技术涉及气体检测
，具体涉及一种可更换过滤器的电化学CO传感器。

技术介绍

[0002]一氧化碳(化学式为CO)是一种无色、无味的有毒气体，人体吸入的一氧化碳会与血红蛋白相结合，使血红蛋白丧失氧气的输送能力，人体吸入过多会导致眩晕甚至窒息。因此，一氧化碳是评价气体环境质量的重要指标之一，检测特定环境中一氧化碳浓度是极为重要的。
[0003]一氧化碳气体的检测通常采用电化学气体传感器，电化学气体传感器具有低功耗、灵敏度高、线性好、体积小、价格低、安全性高等优点，因此在石油化工、炼钢厂等行业领域得到了广泛应用。电化学CO传感器检测原理为，当环境中CO扩散至工作电极表面，在工作电极表面催化剂的催化作用下，在工作电极上发生电化学氧化反应：
[0004]CO+H2O
→
CO2+2H
+
+2e
‑
[0005]对电极上发生相应的电化学还原反应：
[0006]1/2O2+2H
+
+2e
‑→
H2O
[0007]总反应为：
[0008]CO+1/2O2＝CO2[0009]根据FICK定律：工作电极和对电极之间产生的电解电流I为
[0010]I＝nFACD/δ
[0011]n、F、A、D、δ均为定值，故I与浓度C成正比，通过电流变化来检测环境中的CO气体浓度。
[0012]作为电化学CO传感器的核心，工作电极通常采用铂等贵金属催化剂，而贵金属催化剂具有广谱性，可电催化氧化或还原多种气体，从而导致电化学CO传感器对H2S、 SO2、Cl2、氮氧化物等其他气体有不同程度的响应。显而易见，这可能会导致错误警报、信号偏差等问题。
[0013]为了克服或缓解该问题，一般的解决方式是在气体进入传感器工作电极前加装过滤器，过滤去除H2S、SO2等干扰气体，同时仍然允许目标气体CO通过。按照原理不同，可将电化学CO传感器的过滤器分为两类：物理吸附类和化学反应类。物理吸附类，如活性炭直接吸附；化学吸附类，如碱石灰、高锰酸钾、二氧化锰、高锰酸钾和氢氧化钠的饱和溶液浸泡三氧化铝颗粒等，可吸附H2S、SO2、Cl2、氮氧化物等多种其他气体。但是，无论通过物理吸附还是化学反应进行过滤，过滤器需要采用粉末形状，存在如下问题：
[0014](1)不易封装；
[0015](2)不易更换；
[0016](3)计量不易控制；
[0017](4)单一粉末状过滤器吸附率不高，故需要加入大量过滤器材料才能达到完全滤
除交叉干扰气体的目标，其吸附容量易达到饱和；
[0018](5)由于粉末状易堆实、分散不均匀，阻碍待测CO气体通过，造成传感器输出信号偏低、数值不稳等问题；延长了CO气体到达工作电极所需的时间，造成电化学传感器对气体CO气体响应时间延长。
[0019]此外，物理吸附型和化学反应型CO传感器过滤器的使用寿命都是有限制的。当物理吸附型过滤器吸附饱和，过滤器即失效；化学反应型过滤器与交叉干扰气反应完全，过滤器即失活。尤其是在高浓度、长期交叉干扰气存在时，过滤器过滤容量有限性严重影响和限制CO传感器的有效使用寿命。本技术即旨在提出一种可更换过滤器的电化学CO传感器，用于解决电化学CO传感器有效使用寿命较短的问题。

技术实现思路

[0020]为克服现有技术的不足，本技术提出一种可更换过滤器的电化学CO传感器，具有高灵敏度，抗其他气体干扰的特点，并且通过可更换并可再生循环使用的过滤器延长了传感器的实际使用寿命。
[0021]为实现上述目的，本技术的一种可更换过滤器的电化学CO传感器，包括壳体，壳体的顶部设有顶盖，顶盖上开设有用于待检测气体进入的进气孔，其特征在于，顶盖背离壳体的一面设有安装槽，安装槽为在顶盖平面上投影呈圆形的凹陷状结构，安装槽内设有可拆卸的过滤器，顶盖上设有覆盖在过滤器背离安装槽一侧的防水透气膜。
[0022]进一步地，壳体内由顶盖方向向内依次设有工作电极、参比电极和对电极，壳体上设有分别与工作电极、参比电极和对电极电连接的引脚，工作电极和参比电极之间设有第一吸液材料，参比电极与对电极之间设有第二吸液材料，工作电极与顶盖之间设有O型圈。
[0023]进一步地，壳体底部远离顶盖的一端设有支撑板，支撑板设置在对电极远离顶盖一侧，支撑板为多孔孔板，支撑板与壳体底部形成储液槽，储液槽内注有电解液，储液槽内设有第三吸液材料。
[0024]进一步地，工作电极、参比电极和对电极均包括扩散层和催化层，催化层以同心圆状的形式设置在扩散层上，催化层的直径不大于扩散层，对电极为圆环状结构，参比电极为与对电极圆环状开孔处吻合的圆片状结构。
[0025]进一步地，安装槽的直径为6mm～13mm，安装槽的深度为1mm～3mm。
[0026]进一步地，防水透气膜采用PP网基底的聚四氟乙烯复合膜，防水透气膜以环状背胶或热压的方式粘贴或焊接在顶盖上，防水透气膜的厚度为1.5mm～2.5mm，防水透气膜的透气量为1000～3000ml/cm2/min@7kPa。
[0027]本技术还提出一种可更换过滤器的电化学CO传感器的过滤器的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1：取氟塑料加入至N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中，磁力搅拌0.5h～2h，直至氟塑料完全溶解，再静置2h～3h；
[0029]S2：取活性炭颗粒研磨筛分，形成800目～1000目活性炭粉，在去离子水中反复清洗，直至上层水清澈且无悬浮物，浸泡4h～6h，过滤取固形物在100℃～120℃下烘干至恒重；
[0030]S3：将步骤S2中得到的活性炭粉加入步骤S1中得到的溶液中，搅拌均匀制得均匀
的活性炭浆料；
[0031]S4：取活性炭布剪裁，用去离子水反复清洗3次，在烘箱中烘干；
[0032]S5：将烘干后的活性炭布加入步骤S3中得到的活性炭浆料中浸泡20min～60min，将内外部均全部浸渍活性炭浆料的活性炭布取出，在活性炭布的上下两面平铺一层活性炭粉，然后在80℃～100℃下烘干烧结得到过滤器。
[0033]进一步地，在步骤S1中，氟塑料采用聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯在N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中的质量浓度为2％～5％。
[0034]进一步地，在步骤S2中，活性炭包括椰壳炭、果壳炭、木质炭、煤基炭，活性炭为滤毒级活性炭。
[0035]进一步地，在步骤S3中，活性炭布通过采用高分子纤维为原料，将高分子纤维在200℃～400℃下进行稳定化处理，然后进行炭化处理制得，活性炭布的内部结构包括纤维状、海绵状或编织状。
[0036]本技术的一种可更换过滤器的电化学CO传感器具有高灵敏度，抗其他气体干扰的特点，并且通过可更换并可再生循环使用的过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换过滤器的电化学CO传感器，包括壳体，所述壳体的顶部设有顶盖，所述顶盖上开设有用于待检测气体进入的进气孔，其特征在于，所述顶盖背离壳体的一面设有安装槽，所述安装槽为在顶盖平面上投影呈圆形的凹陷状结构，所述安装槽内设有可拆卸的过滤器，所述顶盖上设有覆盖在过滤器背离安装槽一侧的防水透气膜。2.根据权利要求1所述的一种可更换过滤器的电化学CO传感器，其特征在于，所述壳体内由顶盖方向向内依次设有工作电极、参比电极和对电极，所述壳体上设有分别与工作电极、参比电极和对电极电连接的引脚，所述工作电极和参比电极之间设有第一吸液材料，所述参比电极与对电极之间设有第二吸液材料，所述工作电极与顶盖之间设有O型圈。3.根据权利要求2所述的一种可更换过滤器的电化学CO传感器，其特征在于，所述壳体底部远离顶盖的一端设有支撑板，所述支撑板设置在对电极远离顶盖一侧，所述支撑板为多孔孔板，所述支撑板与壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨双双，马俊平，张东旭，
申请(专利权)人：南京伊桥科技有限公司，
类型：新型
国别省市：