甲醛气体传感器制造技术

本发明专利技术提供的甲醛气体传感器，进气外壳、支撑外壳、膜电极复合体、工作电极引线和对电极引线，其中，支撑外壳和可嵌入其中的进气外壳构成一个中空的闭合外壳，对置于其中的膜电极复合体进行支撑，甲醛从进气外壳的进气口进入；膜电极复合体包括固态电解质和分别设置在固态电解质两侧的由贵金属催化剂制成的工作电极和对电极，工作电极引线与工作电极连接，对电极引线与对电极连接。本发明专利技术提供的甲醛气体传感器在常温下就能对甲醛气体进行检测，节省能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种气体传感器，特别是指一种甲醛气体传感器。
技术介绍
刨花板、密度板等人造板材，胶粘剂、墙纸等装修材料，化纤纺织品、消毒剂等日常生活用品都会散发出甲醛，液化石油气等石化燃料不完全燃烧也会释放出甲醛，因此在空 气中会存在一定的甲醛。室内空气中甲醛浓度一般在0. Olppm(part per million，百万分 之一)到0. 5ppm，个别污染严重的居室，甲醛浓度可以达到Ippm以上，超过一定浓度的甲 醛会对人体造成伤害(我国的国家室内空气质量标准中规定甲醛最高允许浓度为0. OSmg/ m3)。为保证人身安全，就需要对空气中的甲醛浓度进行检测。以前的监测方法是先现场采 样，再进行室内分析，这种监测方法操作繁琐、测定时间长，不能满足现场大批测定的监测 需求。专利技术专利CN101349669A公开了一种在现场即可对甲醛浓度进行检测的甲醛气 体传感器，其包含一基板、一电极层及一气体感测层，该基板由绝缘材料制成，该电极层设 置于该基板的一侧，该气体感测层至少由氧化镍(NiO)制成，该气体感测层设置于该电极 层的一侧，使该电极层介于该基板及气体感测层之间，该气体感测层的厚度介于0. 3至 0. 52 μ m,电极层包含一个用于催化气体的感测电极组及一个用于加热该气体感测层的加 热电极组。加热电极组将气体感测层加热到一定温度，甲醛气体传感器才能对甲醛气体进 行监测。上述甲醛气体传感器具有下述缺点加热电极组必须将气体感测层加热到很高的 温度(300摄氏度)，甲醛气体传感器才能进行正常监测。这样会消耗很多能量，造成能源浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种甲醛气体传感器，其在常温下就能对 甲醛气体进行检测，节省能源。本专利技术提供的甲醛气体传感器，包括进气外壳101、支撑外壳102、膜电极复合体 104、工作电极引线105A和对电极引线105B，其中，支撑外壳102和可嵌入其中的进气外壳101构成一个中空的闭合外壳，对置于其 中的膜电极复合体104进行支撑，甲醛从进气外壳101的进气口进入；膜电极复合体104包括固态电解质和分别设置在固态电解质两侧的由贵金属催 化剂制成的工作电极和对电极，工作电极引线105A与工作电极连接，对电极引线105B与对 电极连接。由上可知，采用上述技术方案的甲醛气体传感器在常温下就能对甲醛气体进行检 测，节省能源。其中，所述贵金属催化剂为钼、钯、铑、金、银、钌中的一种或几种。由上可知，由钼、钯、铑、银、金、钌中的一种或几种制成的工作电极和对电极对甲醛有很高的催化活性，采用本
技术实现思路
制成的工作电极在室温下，对甲醛具有良好的催化 氧化活性，可以分解甲醛，产生电子，通过电极引线到达对电极，通过一系列的外部电路处 理，可以检测出室内甲醛浓度，检测的甲醛浓度的下限低至0. Olppm0其中，所述固态电解质采用全氟磺酸质子交换膜，所述全氟磺酸质子交换膜为强 酸处理过的全氟磺酸质子交换膜，其酸浓度为40 75%。由上可知，全氟磺酸质子交换膜具有体积小、转换效率高的优点，固态电解质采用 全氟磺酸质子交换膜，可以减少甲醛气体传感器的响应时间。强酸处理过的酸浓度为40 75%的全氟磺酸质子交换膜不易受外界湿度变化的影响，可降低相对湿度对甲醛传感器输 出信号的干扰，提高甲醛传感器输出信号的真实性。其中，所述工作电极和对电极是采用全氟磺酸质子交换膜浸渍还原贵金属盐制成 的。由上可知，采用全氟磺酸质子交换膜浸渍还原贵金属盐制成的工作电极和对电极 催化活性高。其中，所述工作电极和对电极的电阻为1 30欧姆。由上可知，电阻为1 30欧姆的工作电极和对电极的催化活性更高。其中，所述膜电极复合体104是将固态电解质和其两侧的工作电极和对电极在压 力为120 140KPa，加热温度为80 100°C，热压时间为5分钟的条件下热压而成的。由上可知，在上述条件下热压形成的膜电极复合体104的转换效率更高。较佳的，还包括设置在膜电极复合体104的两侧的第一多孔垫片103A和第二多孔 垫片103B。由上可知，在膜电极复合体104的两侧设置第一多孔垫片103A和第二多孔垫片 103B，可以使工作电极引线105A与工作电极固定及紧密的接触，有利于电荷传递。其中，还包括引线固定件106，用于将工作电极引线105A和对电极引线105B的引 出端固定在支撑外壳102上。由上可知，由引线固定件106将工作电极引线105A和对电极引线105B的引出端 固定在支撑外壳102上，可以对工作电极引线105A和对电极引线105B起到保护作用，使甲 醛气体传感器不易损坏。其中，所述进气外壳101的进气口为网格型多孔进气口。由上可知，采用网格型多孔进气口有利于甲醛气体扩散进入。其中，进气外壳101的外部设置允许甲醛气体通过的过滤层107。所述过滤层107 由分子筛、活性炭或炭纸中的一种或几种制成。由上可知，在进气外壳101的外部设置允许甲醛气体通过的由分子筛、活性炭或 炭纸中的一种或几种制成的过滤层107可以阻止杂质气体的进入，减少杂质气体对检测的 干扰。附图说明图1为本专利技术甲醛气体传感器的结构示意图；图2为膜电极复合体的结构原理图3为本专利技术甲醛气体传感器的主视图；图4为本专利技术甲醛气体传感器的主视图的A-A方向剖视图；图5本专利技术甲醛气体传感器的主视图的B-B方向剖视图；图6为甲醛气体传感器在不同甲醛浓度下输出的信号曲线；图7为具有过滤层的甲醛气体传感器的结构示意图。具体实施例方式图1为本专利技术甲醛气体传感器的结构示意图，如图1所示，本专利技术提供的甲醛气体 传感器包括进气外壳101、支撑外壳102、第一多孔垫片103A、第二多孔垫片103B、膜电极 复合体104、工作电极引线105A、对电极引线105B和引线固定件106，其中，进气外壳101采用网格型多孔进气口结构，采用这种结构有利于甲醛气体扩散进 入。支撑外壳102和嵌入其中的进气外壳101构成一个中空的外壳整体，其用于对置 于其中的其他部件起到支撑保护作用，参见图3所示。膜电极复合体104设置在支撑外壳102和进气外壳101构成的外壳整体中，膜电 极复合体104包括工作电极、固态电解质和对电极三层，所述膜电极复合体104是由热压机 将固态电解质和其两侧的工作电极和对电极热压而成的。热压条件为，压力120 140KPa， 加热温度80 100°C，热压时间5分钟。如图2所示。本例中采用全氟磺酸质子交换膜作 为固态电解质，全氟磺酸质子交换膜具有体积小、转换效率高等优点。本例中采用浸渍还原 法在全氟磺酸质子交换膜上镀钼(Pt)形成电阻为1 30欧姆，最好是5 7欧姆的工作 电极和对电极。具体制作工艺包括先对全氟磺酸质子交换膜进行预处理，所述预处理是将全氟 磺酸质子交换膜分别在过氧化氢溶液和硫酸溶液中浸泡除杂。然后通过将全氟磺酸质子交换膜浸泡在氯化钠溶液中，实现全氟磺酸质子交换膜 中的质子与钠离子的交换。接着将含有钠离子的全氟磺酸质子交换膜浸泡在浓度为0. 001 0. Olmmol/L的 钼盐溶液中，实现全氟磺酸质子交换膜中的钠离子与钼盐溶液中的钼离子的交换；最后将含有钼离子的全氟磺酸质子交换膜浸泡在浓度为0. 2 0. 5mmol/L的硼氢 化钠溶液中，实现钼离子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醛气体传感器，其特征在于，包括：进气外壳（１０１）、支撑外壳（１０２）、膜电极复合体（１０４）、工作电极引线（１０５Ａ）和对电极引线（１０５Ｂ），其中，支撑外壳（１０２）和可嵌入其中的进气外壳（１０１）构成一个中空的闭合外壳，对置于其中的膜电极复合体（１０４）进行支撑，甲醛从进气外壳（１０１）的进气口进入；膜电极复合体（１０４）包括固态电解质和分别设置在其两侧的由贵金属催化剂制成的工作电极和对电极，工作电极引线（１０５Ａ）与工作电极连接，对电极引线（１０５Ｂ）与对电极连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东方，姜风，马晓聪，
申请(专利权)人：北京亚都空气污染治理技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]