[发明专利]可配置的电化学气体传感器

说明书

一种电化学气体检测器包括电化学电池、开关电路和驱动电路。开关电路被电耦合到电化学电池和开关电路。驱动电路包括工作电极端子、对电极端子和参考电极端子。电化学电池包括第一电极、第二电极和第三电极。开关电路具有第一状态，在第一状态下，第一电极被电耦合到工作电极端子，第二电极被电耦合到对电极端子，并且第三电极被电耦合到参考电极端子。开关电路具有第二状态，在第二状态下，第二电极被电耦合到对电极端子，第一电极被电耦合到工作电极端子，并且第三电极被电耦合到参考电极端子。第二驱动电路可以被电耦合到开关电路。

相关申请的交叉引用：本申请要求2020年3月12日提交的、标题为“可配置的环境传感器(Reconfigurable Environmental Sensor)”的美国临时申请No.62/988,732的优先权，该申请特此通过引用被并入。

技术领域

本申请一般地涉及电化学气体传感器。

背景技术

考虑到由工业化和天然源促成的地球的大气中的变化，以及急剧增多的家庭和城市污染源，对于准确的且持续的空气质量监视的需要对于识别源和向消费者警告即将发生的危险这二者已经变为必要。相当于进行实时监视和暴露评定，现实是交付可以被集成到范围最广泛的平台和应用中的低成本、小规格、低功率装置的能力。

存在感测不同的低密度材料(诸如气体)的多种方法。常见方法包括非色散红外光谱法、金属氧化物传感器、化学电阻器和电化学传感器。常规的电化学传感器的一个缺点是，它们具有固定的配置，在该配置中，每个电极具有专用的功能。例如，一个电极被设置为工作电极，另一个电极被设置为对电极，并且另一个电极被设置为参考电极。将可取的是能够切换传感器上的电极配置，通过对于传感器健康监视的选择性改进，这将具有许多优点。

发明内容

本文中描述的示例实施方案具有创新性特征，其中没有一个对于它们的可取的属性是不可或缺的或单独负责的。以下描述和附图详细地阐明了本公开的某些说明性实现，这些实现指示可以实现本公开的各种原理的几种示例性方式。然而，说明性示例不是本公开的许多可能的实施方案的穷举。不限制权利要求的范围，有利的特征中的一些特征现在将被总结。当本公开的以下详细描述被结合意图图示说明、而非限制本发明的附图考虑时，本公开的其他的目的、优点和新颖的特征将在本公开的以下详细描述中被阐明。

本发明的一方面是针对一种电化学气体检测器。所述电化学气体检测器包括电化学电池、开关电路和驱动电路。所述电化学电池包括第一电极；第二电极；第三电极；以及与第一电极、第二电极和第三电极接触的电解质。所述开关电路被电耦合到所述电化学电池。所述驱动电路被电耦合到所述开关电路，所述驱动电路具有工作电极端子、对电极端子和参考电极端子。所述开关电路具有第一状态，在所述第一状态下，所述第一电极被电耦合到所述工作电极端子，所述第二电极被电耦合到所述对电极端子，并且所述第三电极被电耦合到所述参考电极端子。所述开关电路具有第二状态，在所述第二状态下，所述第一电极被电耦合到所述对电极端子，所述第二电极被电耦合到所述工作电极端子，并且所述第三电极被电耦合到所述参考电极端子。

在一个或更多个实施方案中，所述驱动电路包括恒流器或恒电位仪。在一个或更多个实施方案中，所述驱动电路进一步包括伏特计、频率分析器、函数发生器、示波器和/或网络分析器。

在一个或更多个实施方案中，所述电化学电池包括壳体、设置在所述壳体中的所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极，第一通风孔被限定在所述壳体中以暴露所述第一电极的一部分，并且第二通风孔被限定在所述壳体中以暴露所述第二电极的一部分。在一个或更多个实施方案中，所述检测器进一步包括设置在所述第一通风孔上或设置在所述第一通风孔中的气体选择过滤器。在一个或更多个实施方案中，所述气体选择过滤器被配置为阻止第一气体通过所述气体选择过滤器，并且所述第一电极和所述第二电极包括对包括所述第一气体的多种气体敏感的相同的催化剂。在一个或更多个实施方案中，所述第一气体包括有机气体。