[实用新型]一种甲醇浓度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及甲醇燃料电池领域，特别涉及一种甲醇浓度传感器。 

背景技术

甲醇燃料电池是一种直接将甲醇的化学能转化为电能的装置。相对于气体燃料电池，甲醇燃料电池易于储备和运输，具有较高的能量转换效率，无需外重整及氢气净化装置，便于携带和储存，反应产物主要为水和少量的二氧化碳，是环境友好型的绿色能源。 

甲醇燃料电池对甲醇燃料的浓度有着较高的要求，这是因为如果使用较高浓度的甲醇溶液，易产生较为严重的燃料渗透问题。这不仅会给阴极侧带来混合电势，降低电池输出电压；同时这种燃料渗透也会带来电池寿命下降，燃料利用率低和运行时间短等问题。因此，现有的甲醇燃料电池的甲醇溶液均是一定范围的低浓度甲醇溶液，只有甲醇原料在一定的浓度范围时，甲醇燃料电池才会获得良好的运行效果。为了保证甲醇燃料电池的电化学性能，现有技术通常需要采用浓度传感器来测量甲醇的浓度，借此调节甲醇浓度至合适的范围。 

现有技术提供了多种甲醇浓度的检测方法，主要包括物理法和化学法，其中物理法如Hengbing Zhao等人在“Journal of Power Sources159(2006)626-636”中介绍了基于密度，电容，粘度，声速，红外，折光指数，热容，温升等现象的传感器。化学法如谢静宜等（化学学报Vol.65,2007第6期,532～536）测量了气体甲醇存在时的催化荧光现象；C.W.Lin等在“Materials Chemistry and Physics 55，1998，139-144”中在铝基材上使用金电极和聚吡咯等材料做成膜状传感器，通过测量甲醇存在时的膜电阻变化来得到甲醇浓度；Kyongsoo Lee等在“CARBON 49(2011)787-792”中使用碳纳米管和Nafion制成传感器，也是测量电阻的变化；J.K.Srivastava等在“Journal of Natural Gas  Chemistry 20(2011)179-183”中使用氧化铅掺杂的氧化锡薄膜做传感器；M.mabrook等在“Sensors and actuators,B 75(2001)197,202”中使用二氧化钛-聚偏氟乙烯复合膜，也都是通过测量电阻或电流来得到浓度信息。但上述甲醇浓度传感器普遍存在的问题在于：检测稳定性有待提高。 

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种检测稳定性高的甲醇浓度传感器。 

有鉴于此，本实用新型提供一种甲醇浓度传感器，包括： 

管道1，所述管道1设有甲醇溶液入口101和甲醇溶液出口102； 

所述管道的入口101和出口102之间依次设有阴极集流板2、膜电极3、阳极集流板4、支撑板5；所述阴极集流板2和支撑板5之间设有密封部6； 

所述膜电极3包括依次设置的阴极扩散层301、阴极催化剂层302、质子交换膜303、阳极催化剂层304和阳极扩散层305，所述阴极扩散层301与阴极集流板2相接触。 

优选的，所述阳极集流板上设有阳极引线411；所述阴极集流板上设有阴极引线211。 

优选的，还包括壳体，所述壳体套设于所述管道、阴极集流板、膜电极、阳极集流板、支撑板和密封部的外部。 

本实用新型提供一种甲醇浓度传感器，其包括设有甲醇溶液进口和出口的管道；在管道入口和出口之间依次设置有阴极集流板、膜电极、阳极集流板、支撑板，阴极集流板和支撑板之间设有密封部。使用时，甲醇溶液通过管道的甲醇溶液入口进入，部分甲醇溶液通过传感器的质子交换膜到达阳极催化层，在阳极催化剂和外加恒定电压的作用下，渗透过来的甲醇被氧化，释放二氧化碳，产生质子；质子在在电场作用下经过质子交换膜到达阴极，被还原为氢气。部分甲醇溶液经甲醇溶液出口流出。上述过程中，电氧化的电流大小与渗透过来 的甲醇溶液浓度成正比，渗透的甲醇浓度与检测溶液中的甲醇浓度成正比，即电流大小与甲醇浓度成正比。本领域技术人员可以根据氧化电流得到待测甲醇溶液的浓度。本实用新型提供的甲醇浓度传感器是采用电化学检测法进行检测，由于电化学检测法具有较高的稳定性。因此，采用本实用新型提供的甲醇浓度传感器对甲醇溶液进行检测具有较高的稳定性，并且操作简便。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。