[发明专利]一种掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器

说明书

本发明属于色谱检测传感器领域,尤其涉及一种掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器和其定量分析方法，主要用于检测分析变压器油中的痕量溶解气体。本发明实施列提供了一种掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器，包括结构和制备方法、气敏响应机制和定量方法，传感器采用管式结构，固体电解质采用一种掺杂氧化锆粉末，粉末颗粒直径为0.7μm，为摩尔比为8％的氧化钇和3％的氧化钪稳定的氧化锆粉末。定量方法采用N‑S模型，较常规传感器及其定量方法比，在提升检测系统稳定性、准确性和灵敏度的同时简化了系统硬件设计与测试流程并降低了系统成本。

技术领域

本发明属于色谱检测传感器领域，尤其涉及一种掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器和其制备方法，主要用于检测变压器油中的痕量溶解气体。

背景技术

目前电力变压器大多为油浸式，在变压器运行时，变压器油会受电场和温度等的影响，产低分子烃类等气体，通过实时检测分析油中相应气体含量可以确定变压器的运行状态，预防潜在故障，防止故障进一步扩大。因此检测传感器在色谱检测技术中成为了不可或缺的组成部分。目前气敏传感器的种类有很多，但都存在不同程度的局限性，如热导式传感器，灵敏度低，且因其使用氦气作为载气导致成本较高；半导体型气敏传感器，虽然可对多种气体进行检测，但其一般具有较大的体积，易产生气体扩散，导致电磁涡流现象产生，进而产生误差。而燃料电池型检测器则保持了较高的灵敏度的同时还兼顾了检测器的稳定性。

但发明人发现，传统燃料电池气敏检测器虽然灵敏度高，但普遍先进行已知浓度气体的检测，再检测未知浓度的气体，系统复杂，无法满足变压器故障时油中各个组分气体的单独检测，进而影响故障类型的分析。

发明内容

为了解决现有燃料电池气敏检测器系统复杂，无法对各个组分气体单独检测的问题，本申请提出一种新型掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器，通过选取固体电解质，并测量固体电解质工作时产生的总电动势，解决了该问题。

本申请提供的具体方案如下：

一种掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器，加热炉和传感器主体，其特征在于所述传感器主体包括基座和筒状主体外壳，基座上扣于主体外壳。

进一步地，所述基座包括基座主体和陶瓷导管，陶瓷导管贯穿基座主体。

优选地，基座主体内存在导气孔。

进一步地，所述主体外壳由固体电解质制成，主体外壳内测壳壁区域为阳极电极，壳壁外侧为阴极电极，阳极和阴极电极上各有一根导线引出至传感器外部。

优选地，所述加热炉内部空腔内还包括热电偶。

优选地，所述加热炉与主体外壳的连接方式为，主体外壳远离基座一端伸入加热炉中且与加热炉一体化铸成。

本申请同时提供了该掺杂氧化锆固体燃料电池的色谱检测传感器的制备方法，其特征在于首先按图纸制成石膏模以备用，将摩尔比为8％的氧化钇和4％的氧化钪混合为稳定的氧化锆粉末。

进一步地，将干料比重为3％至5％的阿拉伯胶与蒸馏水充分混合为粘合剂并在其中加入氧化锆粉末充分混合。

进一步地，混合后的材料经过400目筛充分研磨过筛后通过真空脱泡操作，得到细化氧化锆，并将其置入提前准备好的石膏模中。

优选地，所述抽真空脱泡是指加入0.05～0.1wt％的正丁醇消泡剂后，在真空度-0.10Mpa条件下进行脱泡处理。

进一步地，通过加热烘干将剩余的粘合剂冲石膏模中剔除。接着将盛有氧化锆的石膏模在1200℃至1300℃下结烧，进行修坯后再在1400℃至1700℃下结烧制成基体。