[发明专利]一氧化碳传感器及其电极的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于电化学原理的气体传感器，尤其涉及一种一氧化碳传感器及其电极的制作方法。

背景技术

一氧化碳（CO）气体广泛存在于日常生产生活中，全世界范围内每年都会发生大量CO中毒事件，俗称煤气中毒。由于CO是无色无味气体，不易被人察觉，对人类和动物都具有高度毒性。CO通过呼吸进入血液后与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，从而使人体缺氧受到严重损伤。在体积分数为1600ppm的CO中待20分钟就会使人感到头痛、头晕，1小时后就会死亡。因此，安装CO报警器是防止CO中毒的重要手段，而CO传感器作为整个报警器的核心部件直接决定着整个报警器的性能。

对一氧化碳气体的检测常用的方法是采用电化学气体传感器。目前所使用的电化学气体传感器多是以贵金属催化剂作为活性成分，贵金属具有一定的广谱催化性能，也就是在常温下能被氧化或者还原的气体都可以在贵金属催化剂上发生化学反应进行检测。这就造成了电化学气体传感器虽然有一定的选择性，但是选择性并不高的现象。就一氧化碳气体的检测而言，常会受到环境中存在的氢气、二氧化硫、硫化氢、酒精等气体的干扰。以酒精为例，以贵金属铂做为催化剂的电化学气体传感器在检测一氧化碳时酒精的交叉干扰可以达到110%。

为了解决上述干扰问题，目前行业中普遍采用在气体传感器中添加物理过滤层的方式来消除干扰气体的影响，常用的是通过活性炭的吸附作用来消除酒精等气体的干扰。但是该方法存在三个缺陷：一是由于气体分子极性以及大小等因素的影响使得活性炭并不能完全消除常见干扰气体的影响；二是任何吸附剂都有饱和吸附量，即使没有达到饱和吸附量，吸附剂上可用的吸附面积也会对消除干扰的效果有一定的影响，这就决定了在整个电化学传感器在使用寿命过程中干扰气体的影响不是固定不变的，会造成检测不准确的现象；三是添加物理过滤层之后气体在到达检测单元之前要先通过物理过滤层这样就延长了气体到达检测单元需要通过的路径以及所需的时间，造成了传感器对气体响应时间的延长，以city公司7系列传感器为例，添加了物理过滤层的7E/F一氧化碳传感器的响应时间比无过滤层的7E系列的响应时间要长20%左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可实现选择性检测一氧化碳的一氧化碳传感器及其电极的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种一氧化碳传感器，包括壳体、设置于所述壳体内的工作电极、对电极、参比电极及酸性电解液，所述工作电极、对电极及参比电极均与酸性电解液接触，所述工作电极、对电极及参比电极均包括防水透气膜及设于所述防水透气膜上的贵金属催化剂层。

所述工作电极为选择性一氧化碳电极。

所述壳体包括底座及盖设于其上的盖体，所述工作电极、对电极、参比电极及酸性电解液均容置在所述底座与盖体之间；所述底座上连接有分别对应所述工作电极、对电极及参比电极的电极引线；所述对电极、参比电极与工作电极下方分别设有电极隔膜，所述对电极、参比电极与工作电极通过对应的电极隔膜与所述对应的电极引线连接。

所述底座与盖体之间还设有电极杯，所述酸性电解液装于所述电极杯内；所述对电极、参比电极与工作电极分别以其贵金属催化剂层朝下，通过支撑板依次设置于所述电极杯上。

所述盖体上设有气体调节膜以调节进入所述壳体的气体含量；所述工作电极与上盖之间设有O型垫圈。

所述酸性电解液为硫酸或磷酸的酸性电解液，其中硫酸或磷酸的含量为10~90%；

所述防水透气膜为聚四氟乙烯（PTFE）、聚过氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯/六氟乙烯共聚物（PFEP）、聚四氟乙烯/全氟丙乙烯醚共聚物（PFA）、聚乙烯/四氟乙烯共聚物（PFTFE）、硅橡胶（SR）及氟化硅橡胶（FSR）中的一种或多种的组合；所述贵金属催化剂层中，贵金属含量为10~90wt%，贵金属作为活性成分，其为铂（Pt）、钌（Ru）、钯（Pd）、金（Au）、铱（Ir）、铑（Rh）及银（Ag）中的一种或多种。

所述贵金属催化剂层中，所述贵金属担载在导电碳颗粒上，所述导电碳为碳黑、碳纳米管或活性炭。

所述工作电极、对电极及参比电极的贵金属催化剂层中的活性成分相同或不同。

本发明还提供一种一氧化碳传感器的电极的制作方法，包括以下步骤：

（1）、将贵金属催化剂粉末置于适量分散剂中充分分散，得到悬浊液；

（2）、向所述悬浊液中加入适量憎水剂，充分混合，得到混合液；

（3）、将所述混合液于加热下搅拌形成膨松的粘性涂料；