[发明专利]排气式氧电池

说明书

相关中请的交叉引用

本申请要求2011年3月11日提交的名称为“排气式氧电池”的美国临时申请No.61/451,778的权益。该’778申请在此通过引用并入本文中。

技术领域

技术领域一般地涉及电化学传感器，并且更具体地涉及氧传感器。

背景技术

电化学氧传感器广为人知。这样的传感器通常依赖于传感器的第一和第二部分中的氧化还原反应。在这种情况下，位于传感器的第一部分中的贵金属阴极化学地还原氧气，而平衡反应氧化传感器的第二部分中的可消耗阳极(例如铅)。

通过使用离子型导电电解质而使阴极和可消耗阳极联接起来。传感器的第二部分可含有或填充有电解质。用该电解质使阳极饱和。

纤维隔离件可将传感器的第一和第二部分隔开。纤维隔离件界定了传感器的第二部分，并且也用该电解质使纤维隔离件饱和。隔离件也与阴极接触，并且支持阴极和阳极之间的离子传输。

在使用期间，氧气通过孔径和气相扩散隔障扩散至传感器的第一部分中以与阴极反应。孔径(毛细管)通常为设计中的扩散控制元件。这里考虑的传感器的类型中显示的膜是感测电极的支撑元件，并设计成不提供大的扩散阻力。以这样的方式，通过机械毛细管的公知性质而不是带(tape)的更加复杂和可变的性质来控制传感器的性能。存在不同类型的使用固体膜作为扩散隔障的传感器，其中，气体以固体溶解过程的形式渗透通过该隔障，但这具有不同类型的压力响应。

排气孔更加广为人知并用于在燃料电池类型的化学传感器中释放压力，其中与可消耗部件的寄生消耗相关的缺陷不再如氧气情况中那样成为问题。实际上，因为这一原因，早期为了获得覆盖排气式氧传感器的专利覆盖而进行的尝试在其技术范围上受到限制。

当电化学氧传感器良好地工作时，其运行可随时间逐渐变差。例如，隔离件可能泄露，从而允许传感器的第一和第二部分之间大量的气体传输。在传感器遭受温度变化的情况中，传感器内的气体的膨胀或收缩可能在隔离件上产生压力梯度，这会导致气泡受迫通过隔离件。当发生这种情形时，气体需要流过传感器的毛细管以补偿由于(一个或多个)气泡的移动而造成的体积变化，这与传感器运行的扩散原理不一致。通过传感器的第一部分的大量气体传输导致传感器在通常称为“故障(glitching)”的过程中产生错误的读数。由于电化学气体传感器的重要性，需要能够提供更可靠传感器的方法。

附图说明

图1是根据所说明的实施例一般地显示的电化学氧传感器的简化分解图；

图2是图1的传感器的剖开的进一步简化视图；

图3是另一个所说明的实施例的情况下的图1的传感器的剖开简化图；

图4是图1的阳极的侧透视图；

图5是另一个实施例的情况下的图1的阳极的侧透视图；并且

图6是一个所说明的实施例的情况下的图1的主体的侧透视图。

具体实施方式

图1是根据一个所说明的实施例一般地显示的电化学氧传感器10的分解简化图。氧传感器10通常由壳体或主体12限定，其包括附接在主体12的第一端上的盖14。

一对接线插脚16从主体12的第二端延伸。当连接到适当的测量电路时，来自传感器10的信号具有在插脚之间流动的电流的形式。例如，(来自传感器10)的电流被测量为已知负载上的电位差。

图2是图1的传感器10的剖开图，为了说明的目的而将其进一步简化。主体12通常被隔离件18分隔为第一腔室或隔室20和第二腔室或隔室22。第一隔室20由位于顶部的盖14、位于底部的隔离件18以及由主体12的内壁界定。类似地，第二隔室22由位于顶部的隔离件18、主体12的底部以及主体12的内壁界定。

第一隔室20包括贵金属工作电极或阴极23。金属集电器24将阴极23与接线插脚16中的第一个电连接。在这种情况下，集电器24与阴极23的底部表面形成物理和电接触，在主体12的内壁中的缝槽中向下延伸并与接线插脚16电连接。

第二隔室22包括可消耗阳极(例如成形的铅毛块(lead wool mass))26。阳极集电器28可从阳极26延伸并形成阳极26和一对接线插脚16中的另一个之间的电连接。