阅读说明：本技术 电化学气体传感器 (Electrochemical gas sensor ) 是由 张小水 古瑞琴 雷同贵 刘红霞 钟克创 高胜国 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电化学气体传感器,它包括顶部敞口的底座和上盖,所述底座内部型腔内自下而上依次填充有储液装置、对电极、导液装置、工作电极；所述储液装置和所述导液装置内吸附有电解液,所述储液装置和所述导液装置均由硅酸盐玻璃纤维片或硼硅酸盐玻璃纤维片制成；所述储液装置、所述对电极、所述导液装置与所述工作电极组成固体构件,所述电解液构成液体构件,所述底座内部型腔除所述固体构件和所述液体构件之外还存在气体空腔；所述固体构件的体积、所述液体构件的体积、所述气体构件的体积之比为531：410：1150。该装置缩短了传感器的响应时间且结构简单。(The invention provides an electrochemical gas sensor which comprises a base with an open top and an upper cover, wherein a liquid storage device, a counter electrode, a liquid guide device and a working electrode are sequentially filled in a cavity in the base from bottom to top; electrolyte is adsorbed in the liquid storage device and the liquid guide device, and the liquid storage device and the liquid guide device are both made of silicate glass fiber sheets or borosilicate glass fiber sheets; the liquid storage device, the counter electrode, the liquid guide device and the working electrode form a solid component, the electrolyte forms a liquid component, and a cavity in the base has a gas cavity besides the solid component and the liquid component; the ratio of the volume of the solid member, the volume of the liquid member, and the volume of the gas member is 531: 410: 1150. the device shortens the response time of the sensor and has a simple structure.)

电化学气体传感器

技术领域

本发明涉及检测设备领域，具体的说，涉及了一种电化学气体传感器。

背景技术

电化学气体传感器是气体传感器中重要门类，主要应用于石油、天然气、采矿、化工等有毒有害气体检测领域。电化学气体传感器主要由工作电极、分离器、参比电极、对电极、储液槽、电解质等结构组成。电化学传感器一般包括相关气体可在其上被氧化或还原的检测电极和反电极，检测电极和反电极由包含电解质的多孔物体分离，此外还可以用于限制气体接近检测电极，使得气体到达检测电极的量与被检测的气氛中气体的量成比例。气体在检测电极上被氧化或还原，引起的电流在外部电路中波动。流过该电路的电流与在检测电极处氧化或还原的气体量成正比，又正比于被检测的外部气氛中的气体量，该电流提供了对由传感器检测的气氛中气体量的直接测量。

目前电化学气体传感器存在稳定性差，漂移量≥20%/年、响应时间长，通常大于30S、结构复杂难于自动化生产等问题，从而限制了该类气体传感器更广泛的应用。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种电化学气体传感器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电化学气体传感器，它包括顶部敞口的底座和设置在所述底座敞口处的上盖，所述上盖上开设有多个气孔，所述底座内部型腔内自下而上依次填充有储液装置、对电极、导液装置、工作电极；所述储液装置和所述导液装置内吸附有电解液，

所述储液装置为由孔径大于等于10μm硅酸盐玻璃纤维片或硼硅酸盐玻璃纤维片卷绕而成的卷装结构，所述导液装置为由孔径小于等于10μm的硅酸盐玻璃纤维片或硼硅酸盐玻璃纤维片制成的片状结构；

所述储液装置、所述对电极、所述导液装置与所述工作电极组成固体构件，所述电解液构成液体构件，所述底座内部型腔除所述固体构件和所述液体构件之外还存在气体空腔；所述固体构件的体积、所述液体构件的体积、所述气体构件的体积之比为531：410：1150。

基于上述，所述对电极和所述工作电极分别设置在一块聚四氟乙烯衬板上。

基于上述，所述的电化学气体传感器还包括参比电极，所述参比电极与所述对电极设置在同一块所述聚四氟乙烯衬板上。

基于上述，所述工作电极的有效面积与所述对电极的有效面积之比为1：（1～3）。

基于上述，所述工作电极的有效面积与所述对电极的有效面积之比为1：2。

基于上述，在同面积条件下，所述工作电极的方阻与所述对电极的方阻之比为（1～2）：1。

基于上述，在同面积条件下，所述工作电极的方阻与所述对电极的方阻之比为1.8：1。

基于上述，所述底座的底部还设置有管脚，所述管角通过导线与所述对电极、所述参比电极和所述基准电极相连通。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通将电解液储存在功能区和储液区内，能够通过毛细现象实现双向传递，避免了环境湿度变化引起的传感器性能的剧烈变化。同时，通过优化电化学传感器腔室内固体、液体、气体占空比，以及优化电极匹配关系缩短了传感器的响应时间。进一步的，通过上述结构布局，可以将电化学传感器的构成由通常的大于11个的零部件个数减少到小于8个，结构较为简单。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的电化学气体传感器具体结构示意图。

图2为本发明实施例2提供的电化学气体传感器具体结构示意图。

图3为本发明提供的电化学气体传感器性能测试图。

图中：1、底座；2、储液装置；3、对电极；4、导液装置；5、工作电极；6、上盖；7、气孔；8、参比电极；9、管脚。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本发明提供一种电化学气体传感器，如图1 所示，它包括顶部敞口的底座1和设置在所述底座1敞口处的上盖6。所述上盖6上开设有多个气孔7。所述底座1内部型腔内自下而上依次填充有储液装置2、对电极3、导液装置4、工作电极5；所述储液装置2和所述导液装置4内吸附有电解液。

所述储液装置2为由孔径大于等于10μm硅酸盐玻璃纤维片卷绕而成的卷装结构，所述导液装置4为由孔径小于等于10μm的硼硅酸盐玻璃纤维片制成的片状结构。

所述储液装置2、所述对电极3、所述导液装置4与所述工作电极5组成固体构件，所述电解液构成液体构件，所述底座内部型腔除所述固体构件和所述液体构件之外还存在气体空腔；所述固体构件的体积、所述液体构件的体积、所述气体构件的体积之比为531：410：1150。

其中，所述对电极3和所述工作电极5分别设置在一块聚四氟乙烯衬板上。

所述的电化学气体传感器还包括参比电极8，所述参比电极8与所述对电极3设置在同一块所述聚四氟乙烯衬板上。

述工作电极的有效面积与所述对电极的有效面积之比为1：（1～3）。

在同面积条件下，所述工作电极的方阻与所述对电极的方阻之比为（1～2）：1。

基于上述，在同面积条件下，所述工作电极的方阻与所述对电极的方阻之比为1.8：1。

其中，所述底座的底部还设置有管脚，所述管角通过导线与所述对电极、所述参比电极和所述基准电极相连通。

实施例2

本发明提供一种电化学气体传感器，如图2所示，其结构与实施例1中的结构大致相同，不同之处在于，该电化学气体传感器不包括参比电极，是由工作电极、对电极构成的二电极体系。

性能测试

分别对实施例1和实施例2提供的电化学气体传感器的灵敏度和相应时间进行测试，结果如图3所示，从图中可以看出，本发明提供的电化学气体传感器相应时间可以达到小于15S，远低于普通电化学气体传感器的大于30S的相应时间，同时，本发明提供的电化学气体传感器中气敏元件在空气中的电阻与在检测气氛中的电阻比值可以达到500，说明其灵敏度较高。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。