[发明专利]基于陶瓷共烧工艺的传感单元、含有该传感单元的电化学气体传感器及传感单元的制造方法

说明书

基于陶瓷共烧工艺的传感单元、含有该传感单元的电化学气体传感器及传感单元的制造方法，涉及电化学气体传感器领域。为了解决利用传统制造电化学气体传感器的方法困难的问题。基于陶瓷共烧工艺的传感单元，工作电极层、电解池层、辅助电极层和引出层由上至下依次层叠设置；第一电解池通孔和第二电解池通孔构成电解池腔，催化电极与第一过孔的导电金属电气连接，对电极与第三过孔的导电金属电气连接，第一过孔、第二过孔和第四过孔导电金属之间电气连接，第一引出端与第四过孔的导电金属电气连接，第二引出端与第三过孔的导电金属电气连接。本发明通过注入不同类型的电解液、不同催化电极材料等实现不同种类气体检测。

技术领域

本发明属于电化学气体传感器技术领域。

背景技术

电化学气体传感器因其具有功耗低、输出稳定等优点广泛用于工业环境、空气质量、密闭环境等气体浓度检测，英国的CITY公司、日本FIGARO公司、美国RAE公司等是世界知名的电化学气体传感器生产厂家，产品涵盖了几十种气体浓度的检测，几乎占据了世界电化学气体传感器领域全部市场。

目前，电化学气体传感器均采用传统工艺制造，存在制造方法困难、结构复杂、体积大的问题，难以实现电化学传感器小型化、集成化的设计制造，限制了电化学气体传感器进一步发展。

发明内容

本发明是为了解决利用传统制造电化学气体传感器的方法困难，且制造出的电化学气体传感器结构复杂、体积大的问题，现提供基于陶瓷共烧工艺的传感单元、含有该传感单元的电化学气体传感器及传感单元的制造方法。

基于陶瓷共烧工艺的传感单元，包括：工作电极层1、电解池层2、辅助电极层3和引出层4，

工作电极层1的陶瓷基片上开有第一通孔1-3、第一电解池通孔1-4、第二通孔1-5和第一过孔1-6，第一电解池通孔1-4上开口处封闭式覆盖有催化电极1-2，催化电极1-2的上表面封闭式覆盖有透气膜1-1；电解池层2的陶瓷基片上开有第二电解池通孔2-1、第三通孔2-2、第四通孔2-3和第二过孔2-4；辅助电极层3的陶瓷基片上开有第三过孔3-2和第四过孔3-3，辅助电极层3的陶瓷基片上表面设有对电极3-1；引出层4的陶瓷基片上设有第一引出端4-1和第二引出端4-2；

工作电极层1、电解池层2、辅助电极层3和引出层4由上至下依次层叠设置；第一电解池通孔1-4和第二电解池通孔2-1正对且相互连通、共同构成电解池腔，该电解池腔用于填充多孔载体，多孔载体用于盛装电解液，对电极3-1位于电解池腔的正下方；第二通孔 1-5、第三通孔2-2、第二电解池通孔2-1、第四通孔2-3和第一通孔1-3依次连通，共同构成液体流动通道；

第一过孔1-6、第二过孔2-4、第四过孔3-3和第三过孔3-2内均填充有导电金属，催化电极1-2通过引线与第一过孔1-6的导电金属电气连接，对电极3-1通过引线与第三过孔3-2的导电金属电气连接，第一过孔1-6、第二过孔2-4和第四过孔3-3相互连通、且导电金属之间电气连接，第一引出端4-1与第四过孔3-3的导电金属电气连接，第二引出端4-2 与第三过孔3-2的导电金属电气连接。

上述基于陶瓷共烧工艺的传感单元中，辅助电极层3的陶瓷基片上表面还设有参比电极3-4，辅助电极层3的陶瓷基片上还开有第五过孔3-5，第五过孔3-5的内填充有导电金属；引出层4的陶瓷基片上还设有第三引出端4-3；

参比电极3-4为带有开口的环形结构，对电极3-1同轴位于参比电极3-4的环内；

参比电极3-4通过引线与第五过孔3-5的导电金属电气连接，第三引出端4-3与第五过孔3-5的导电金属电气连接。

上述电解液为有机电解液、无机电解液或离子电解液。

上述催化电极1-2的材料为贵金属、金属氧化物或金属复合物。