[发明专利]一种电化学硫化氢传感器及制备方法

说明书

本发明的一种电化学硫化氢传感器，包括具有可拆卸顶盖的壳体，壳体的顶盖上开设有供气体进入的进气孔，壳体的底部具有储液槽，储液槽顶部设有覆盖在其上的支撑板，支撑板具有多孔结构，壳体内由进气孔至储液槽方向依次层叠设有工作电极、参比电极和对电极，储液槽内存储有电解液，储液槽内设有吸液材料三，吸液材料三为卷筒状的结构，工作电极和参比电极之间设有吸液材料一，参比电极和对电极之间设有吸液材料二，壳体的底部设有分别与工作电极、参比电极和对电极连接的引脚，工作电极与壳体顶盖之间设有O型圈。该传感器不受杂质气体的干扰，具有良好的选择性，并且结构简单、制造难度小、成本低。本发明还提出一种电化学硫化氢传感器的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种电化学硫化氢传感器，属于电化学传感器技术领域。

背景技术

硫化氢(化学式为H₂S)是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，在工厂、油田、下水道的密闭环境中经常存在高浓度的硫化氢，严重威胁人们的生存与健康，故须对硫化氢气体进行严格监测。用于检测硫化氢的传感器有多种，如电化学式、半导体式、催化燃烧式、光纤式等。其中，电化学硫化氢传感器因其响应时间快、灵敏度高、输出信号稳定、重现性好、无需加热、功耗小、线性特性好，已成为检测硫化氢气体的主流传感器，被广泛应用到相关监测装置设备中，主要用于检测百万分之一(ppm)浓度级硫化氢气体。

在硫化氢传感器监测使用的环境中，经常存在其他干扰气体，如一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、二氧化硫(SO₂)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、氯气(Cl₂)、氨气(NH₃)、氰化氢(HCN)、氯乙烯等，这些气体可在电化学硫化氢传感器的工作电极处反应，致使仪表发生误报警或延缓报警，严重威胁人们的生命安全。

为了减少误报警或延缓报警的情况，通常采取以下4种技术途径来增强电化学气体传感器的选择性：

1.使用合适的工作电极催化剂，但是催化剂材料一般对某一类气体物质均有响应，故该方法存在局限性；

2.在传感器内部放置物理或化学过滤器，过滤干扰气体。当物理过滤器吸附饱和或化学过滤器反应完全，过滤器则失效，并且过滤器的选择范围有限，故该方法具有一定的局限性；

3.选择中介电解液体系，在该体系中，电解液中的有关成分只与目标气体反应，从而提高了传感器的选择性。但该方法通常比较复杂，且电解质有容量限制，属于消耗型电解液，故限制了传感器的有效使用寿命；

4.选取传感器的电位。电化学反应的活化能主要受“电极/溶液”界面上的电场强度影响，不同气体的最佳反应电位不一样，选择电位可以改进传感器的选择性。通常传感器在某一电位下，也会对某一类气体物质具有响应。

此外，传感器电极一般采用贵金属催化剂，而贵金属价格昂贵，储量有限。另一方面，传感器电极的生产工艺繁琐，包括制备催化剂、混合浆料、涂膜、烧结等，电化学硫化氢传感器包括工作电极、参比电极和对电极共3种电极片，每一种电极片均需按工艺流程制造而成，并且在制造电极片过程中存在边角废料，耗费大量人力和财力。所以，为了降低传感器的制造成本，必须从每个方面寻找减少贵金属使用量的新技术。

因此，需要一种抗CO、H₂、SO₂、NO、NO₂等多种气体干扰，制造成本又低、难度小的电化学硫化氢传感器。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种电化学硫化氢传感器，其不受杂质气体的干扰，具有良好的选择性，并且结构简单、制造难度小、成本低。