[发明专利]一种电化学磷化氢气体传感器

说明书

本发明涉及一种电化学磷化氢气体传感器，包括壳体、电解液以及在所述电解液中形成离子导通的工作电极、参考电极和对电极，所述工作电极、所述参考电极和所述对电极均包括电极膜和附着在所述电极膜上的混合物，所述工作电极上的所述混合物包括第一纳米材料与聚四氟乙烯微粒，所述参考电极上的所述混合物包括第二纳米材料与聚四氟乙烯微粒，所述对电极上的所述混合物包括第三纳米材料与聚四氟乙烯微粒。本发明提供的技术方案能够准确、迅速测量磷化氢气体的浓度，对磷化氢气体的浓度进行实时监测。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种电化学磷化氢气体传感器。

背景技术

磷化氢气体是一种无色、剧毒、易燃气体，常被用作高效熏蒸杀虫剂，广泛应用于对粮食仓库、皮毛仓库和船舱进行熏蒸杀虫。但是，磷化氢气体用作杀虫剂时，只在一定的浓度范围内有较好的杀虫效果，浓度太低无法对害虫造成伤害，浓度太高会使害虫保护性昏迷而无法杀死；同时，磷化氢气体使用不当或发生泄露时，会使周围人群发生急性中毒，对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成伤害。目前，为了保证杀虫效果和防止磷化氢气体泄露，常使用热导检测仪和气相色谱仪等来监测磷化氢气体的浓度，但是这些设备测量不够精确、耗时长，不方便携带。

发明内容

为了能够准确、迅速测量磷化氢气体的浓度，对磷化氢气体的浓度进行实时监测，本发明提供一种电化学磷化氢气体传感器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电化学磷化氢气体传感器，包括壳体、电解液以及在所述电解液中形成离子导通的工作电极、参考电极和对电极，所述工作电极、所述参考电极和所述对电极均包括电极膜和附着在所述电极膜上的混合物，所述工作电极上的所述混合物包括第一纳米材料与聚四氟乙烯微粒，所述参考电极上的所述混合物包括第二纳米材料与聚四氟乙烯微粒，所述对电极上的所述混合物包括第三纳米材料与聚四氟乙烯微粒。

本发明的有益效果是：电化学磷化氢气体传感器测量磷化氢气体浓度时，与外部电路连接，外部电路的输入分别与工作电极、参考电极和对电极连接，工作电极上的第一纳米材料用作催化剂，催化磷化氢气体在工作电极表面发生氧化反应，对电极上的第三纳米材料用作催化剂，催化对电极表面的还原反应，工作电极表面的氧化反应和对电极表面的还原反应会在外部电路中产生电流，电流的强度与磷化氢气体的浓度成正比，通过对外部电路中的电流进行测量和处理，就能得到磷化氢气体的实时浓度值。本发明的电化学磷化氢气体传感器响应速度快，灵敏度高，测量结果准确，能够实时监测磷化氢气体的浓度。参考电极不参与氧化还原反应，电位维持恒定，用于使工作电极的电位工作在正确区域，能够保持传感器的灵敏度，使传感器具有好的线性，减少干扰气体干扰。电极膜用于承载混合物，并且能够允许磷化氢气体分子通过，使磷化氢气体与第一纳米材料充分接触，保证磷化氢气体充分反应。聚四氟乙烯微粒为多孔结构，具有疏水、透气功能，能够促进氧化还原反应的进行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述电极膜为聚四氟乙烯膜。

进一步：所述第一纳米材料包括金纳米材料和碳元素纳米材料中的至少一种。

进一步：所述第二纳米材料包括铂纳米材料和氧化铂的纳米材料中的至少一种。

进一步：所述第三纳米材料包括贵金属纳米材料。

进一步：所述贵金属纳米材料包括铂纳米材料、钌纳米材料和铑纳米材料中的至少一种。

进一步：所述电解液为硫酸溶液或磷酸溶液。

进一步：所述硫酸溶液的浓度为4-10mol/L。

进一步：所述第一纳米材料与所述聚四氟乙烯微粒的质量比为1：1～10：1，所述第二纳米材料与所述聚四氟乙烯微粒的质量比为1：1～10：1，所述第三纳米材料与所述聚四氟乙烯微粒的质量比为1：1～10：1。