[实用新型]氧化锆氧传感器的新型冠状合金电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种氧化锆氧传感器，具体涉及一种高温直插式氧化锆氧传感器的新型冠状合金电极。

背景技术

氧化锆(ZrO₂)探头利用稳定的二氧化锆陶瓷电解质在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的。在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压(即氧浓度)时，二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应和氧离子的迁移。这时通过二氧化锆两侧引出的反应电极，可测到稳定的毫伏级信号，通过计算和分析此信号可以计算出被测气体氧含量。

通常我们在氧化锆电解质(ZrO₂管)的两侧面分别烧结上多孔铂(Pt)电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧(II侧Pref)的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子O^2-，使该电极带正电，O^2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧(I侧Po2)的Pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。

在实际应用中，通过检测气体的氧电势及温度，通过以能斯特公式为基础的数学模型，就可以推算出被测气体的氧含量(百分比)。这就是氧化锆氧探头的基本检测原理。

普通氧化锆氧传感器中，氧化锆电解质一般采用管状，电极采用多孔铂电极。氧化锆(ZrO₂)氧传感器国内普遍存在稳定性差和寿命短的现象，即使国外已完全实用化了的产品也常常出现电势异常、响应劣化、电极中毒或脱落现象，这一切都与ZrO₂氧传感器的多孔Pt电极的特性有关。因为它的催化能力强，现在还有不少产品用大孔Pt电极。多孔Pt电极的表面积极大，是一种热力学不稳定状态，特别是由于氧传感器长期在高温下，多孔Pt电极的电极表面分布着的小孔尺寸会不断增大而响应电极反应。

多孔Pt电极在渗碳炉中致命的弱点是碳黑堆积在Pt电极的孔洞内，特别在高碳势的情况下更为严重，碳黑在多孔Pt电极小孔内的堆积，使得Pt、ZrO₂—气相三相催化反应界面处的状态发生变化而使电极反应不稳定，输出氧势波动或偏高等现象。多孔Pt电极的小孔在加热炉烟道中应用时，经常被尘灰堵塞而影响炉气向三相界面的扩散，最终使氧探头输出信号减弱而测不准。

近些年来，连续块状合金电极有替代多孔电极的趋势。实用表明，其催化性能可与多孔Pt电极比美，而在高温还原性气氛下的工作，寿命合金块状电极比多孔Pt电极寿命长。

普通氧化锆氧传感器的合金电极为盘状结构。存在如下问题：

1、气氛与氧化锆电解质不能完全接触，影响反应时间；

2、容易使炭黑和粉尘堆积，影响探头输出，并且不易清除。

3、高温下易导致氧化锆电解质与电极接触不良而影响输出信号的正确性。

4、当电极管和氧化锆电解质间的偏差过大时，氧化锆电解质容易损坏。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有的氧化锆氧传感器合金电极为盘状结构而存在的问题和缺陷，提供一种氧化锆氧传感器的新型冠状合金电极，

一种氧化锆氧传感器的新型冠状合金电极，将与氧化锆敏感原件接触处的合金电极的心部加工成向内凹的圆锥状，且合金电极的心部整体等分为2-8瓣，底部可以相互连接在一起，也可以不相互连接。

本实用新型的有益效果：1、冠状镂空的结构，使氧化锆电解质完全与气氛接触，监测更灵敏。2、炭黑和粉尘不易堆积。3、使电极和氧化锆电解质在高温下良好接触，保证输出信号的准确。4、具有一定的调节作用，克服了加工误差可能对探头造成的损坏。

采用本实用新型的新结构电极：将提高产品的生产效率；使因炭黑或粉尘积累而造成的故障率降低70％；提高产品整体使用寿命30％。

附图说明

图1为合金电极心部的底部相互连接在一起的主剖面图。

图2为合金电极心部的底部相互连接在一起的俯视图。

图3为合金电极心部的底部不相互连接的主剖面图

图4为合金电极心部的底部不相互连接的俯视图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型将与氧化锆敏感原件接触处的合金电极的心部加工成向内凹的圆锥状1，且合金电极的心部整体等分为3瓣2，每瓣2的底部相互连接在一起，如图1、图2所示，每瓣2的底部不相互连接就如图3、图4所示。