[发明专利]电化学气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学气体传感器。特别是，但不局限于，涉及一种探测一氧化碳气体的电化学气体传感器。

背景技术

用于探测大气中的氧化性或还原性气体(如一氧化碳)的电化学气体传感器通常具有一个传感或工作电极，一个反电极和一个允许大气渗入传感电极的入口(通常为一个扩散隔板)。所述两个电极均与电解质接触，以便在传感电极与被探测气体接触时产生电化学反应，并在反电极与大气、电解质或其它气源中的氧接触时产生电化学反应。电流在电解质中通过反应产生的离子来传导，在外电路中通过电子来传导，电路中的电流表示气体的浓度。

含有液体电解质的电化学传感器在与电解质接触的电极和外界之间需要电连接，而与此同时还要密封传感器以防止电解质泄漏。最常用的办法是使用突出密封的金属导线。这种技术有几个缺点。第一，围绕金属导线的密封必须精心制做，以避免气体传感器在整个使用周期中出现电解质泄漏。另外，金属导线与电极间接头的强度通常取决于传感器的部件被压缩的程度。如果这些部件松弛或者气体传感器承受外力，则这些部件的压缩会减轻。具有金属接点的气体传感器组件笨拙而且价格昂贵。再者，电解质通常是腐蚀性的，因而必须采用像铂这样的贵重金属接头。这增加了气体传感器的生产成本。

当采用固体聚合物电解质时也会出现以上所述问题，因为在这种气体传感器中通常包括一种吸湿电解质，以保持聚合物的含水状态。这些问题已在很大程度上被解决，如美国专利第5914019号(Dodgson等)所述，即使用导电聚合物来密封电极和接点。用这种方法生产的气体传感器已被证明工作可靠且易于加工。但是，向更小的传感器发展意味着，重新设计电气触点以节省空间是有利的。

美国专利第5173166号(Tomantschger等)描述了一种传感器，其中电极装设在被绝缘骨架构件隔开的导电聚合物骨架构件中。这些构件粘结在一起形成密封的壳件。这种结构不需要触针。但是骨架构件非常大，因此电极和外部触点间的距离相对较大。这意味着聚合物必须含有更多的碳以保持其导电性，但是含碳量高使聚合物难于加工和使用。结果使气体传感器结构薄弱并且组装速度慢-在165℃下粘结组件通常需要10分钟的时间。含碳聚合物不允许用其模制细小的结构。例如，加注孔(电解质经此孔注入传感器)必须在气体传感器组装完以后钻孔。

与美国专利第5173166号所述类似的气体传感器结构，已由欧洲专利申请第EP-A2-0902281(Senco)公开。其中气体传感器壳体包括叠层导电聚合物骨架构件，所述骨架构件被非导电骨架件分隔开。电极采用加热的方法与导电聚合物构件粘结在一起。该气体传感器也存在与美国专利第5173166号(Tomantschger)所述气体传感器相同的问题，即在该传感器中，各单个骨架构件之间的连接必须是密封的。该气体传感器也具有比较多的部件，因此传感器的组装过程缓慢且费用高。总的来讲，气体传感器的类似骨架构件采用导电聚合物制做是不利的。

本发明的一个目的是提供一种气体传感器，该传感器具有较小数量的组成件，因而相对便宜且易于制造。本发明的另一个目的是提供一种形成气体传感器外部电气连接的廉价和可靠的方法。本发明还有一个目的是生产一种结构更紧凑的传感器。

发明公开内容

本发明提供一种如权利要求1至8所述的电化学气体传感器。

附图简述

下面参照附图用实例说明本发明的实施例，附图如下：

图1a示出第一种气体传感器截面图；

图1b示出图1a所示气体传感器的平面图；

图2a示出第二种气体传感器截面图；

图2b示出图2a所示气体传感器的平面图；

图2c和图2d示出图2a所示气体传感器的一部分；

图3a示出又一种气体传感器的截面图；

图3b示出另一种气体传感器的截面图；

图4示出又一种气体传感器的截面图；

图5示出又一种气体传感器的横截面图；以及

图6示出另一种气体传感器的横截面图。

优选实施例详细说明

参见图1a，其中展示了总体上呈圆筒状的电化学气体传感器(10a)，该传感器包括一个由三部分组成的壳体(12)，即一个呈圆筒状、内部中空且形成一个电解液储存区(20)的主体部分(12b)，一个圆盘形顶盖(12a)，和一个圆盘形凸缘(12c)。在主体(12b)和顶盖(12a)之间装有一个圆盘状多孔挠性膜片(18)。壳体(12)内部可有一个槽沟，该槽沟的尺寸恰好卡住挠性膜片基片(18)。