[发明专利]一种极限电流型氧传感器

说明书

本发明涉及一种极限电流型氧传感器，包括彼此叠置且相连的固体电解质层和致密扩散障碍层，致密扩散障碍层包括铈锆复合氧化物材料。本发明中由于铈锆复合氧化物材料价格低，是一种混合离子电子导电氧化物，且其物理性能和化学性能稳定，用于致密扩散障碍层能够降低成本，同时提高致密性、力学性能和稳定性能。

技术领域

本发明属于电化学氧传感器技术领域，具体涉及一种极限电流型氧传感器。

背景技术

致密扩散障碍层极限电流型氧传感器包括彼此叠置且相连的固体电解质层和致密扩散障碍层，因其响应速度快、灵敏度高、使用寿命长、无需参比电极等优点而受到广泛关注。与固体电解质具有良好的物理和化学相容性的致密扩散障碍层是高性能极限电流氧传感器的关键。相比较小孔型和多孔型的极限电流型氧传感器，致密扩散障碍层极限电流型氧传感器由于采用了氧离子-电子混合导体作为致密扩散障碍层，能够克服孔隙堵塞的问题，工作性能更加稳定、响应时间更灵敏、寿命更长。因此，致密扩散障碍层极限电流型氧传感器越来越受到关注。

对于致密扩散障碍层的材料要求是必须同时具备一定的氧离子传导性和较高的电子导电性。现有的用于致密扩散障碍层的材料一般为LSM粉末、LSC粉末或者LSF粉末等，但是这些材料价格昂贵、成本高，同时力学性能和稳定性也较差。因此，亟需研发一种同时具备氧离子传导性和电子导电性，且价格低、力学性能和稳定性能优异的致密扩散障碍层材料。

铈锆复合氧化物材料(Ce_xZr_1-xO₂)，由于其具有独特的储氧放氧能力和较高的催化性能，可以有效地调节尾气空燃比、拓展催化剂的工作温度窗口。因此主要被应用于汽车尾气三元催化剂，能够显著提高催化剂的催化性能和热稳定性，已成为三元催化剂必不可少的材料之一。

由于汽车排放的尾气有时温度很高，特别是汽车高速行驶时，瞬间温度有时可达900℃以上，这就要求催化剂必须能够耐高温。同时随着环保要求的不断提高和相关排放法规的日益严格，对铈锆复合氧化物材料的热稳定性、低温还原性能和储放氧能力提出了更高的要求。因此，现有中一般通过向铈锆复合氧化物材料中添加其他助剂对其进行改性，以进一步提高其耐热性能、热稳定性、低温还原性能和储放氧能力，而对铈锆复合氧化物材料其他方面的性能研究极少。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种极限电流型氧传感器，其结构中的致密扩散障碍层包括同时具备氧离子传导性和电子导电性，且价格低，致密性、力学性能和稳定性能优异的铈锆复合氧化物材料。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种极限电流型氧传感器，包括彼此叠置且相连的固体电解质层和致密扩散障碍层，致密扩散障碍层包括铈锆复合氧化物材料。

根据本发明一个较佳实施例，铈锆复合氧化物材料的组成通式为：Ce_xZr_1-xO₂，其中，x为0.45～0.75。

具体地，x在0.45～0.75之间时，得到的铈锆复合氧化物材料具备较高的电子导电性，能够用于更多的领域中。