一种电化学硫化氢传感器制造技术

本实用新型专利技术的一种电化学硫化氢传感器，包括具有可拆卸顶盖的壳体，壳体的顶盖上开设有供气体进入的进气孔，壳体的底部具有储液槽，储液槽顶部设有覆盖在其上的支撑板，支撑板具有多孔结构，壳体内由进气孔至储液槽方向依次层叠设有工作电极、参比电极和对电极，储液槽内存储有电解液，储液槽内设有吸液材料三，吸液材料三为卷筒状的结构，工作电极和参比电极之间设有吸液材料一，参比电极和对电极之间设有吸液材料二，壳体的底部设有分别与工作电极、参比电极和对电极连接的引脚，工作电极与壳体顶盖之间设有O型圈。该传感器不受杂质气体的干扰，具有良好的选择性，并且结构简单、制造难度小、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学硫化氢传感器
本技术涉及一种电化学硫化氢传感器，属于电化学传感器

技术介绍
硫化氢(化学式为H2S)是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，在工厂、油田、下水道的密闭环境中经常存在高浓度的硫化氢，严重威胁人们的生存与健康，故须对硫化氢气体进行严格监测。用于检测硫化氢的传感器有多种，如电化学式、半导体式、催化燃烧式、光纤式等。其中，电化学硫化氢传感器因其响应时间快、灵敏度高、输出信号稳定、重现性好、无需加热、功耗小、线性特性好，已成为检测硫化氢气体的主流传感器，被广泛应用到相关监测装置设备中，主要用于检测百万分之一(ppm)浓度级硫化氢气体。在硫化氢传感器监测使用的环境中，经常存在其他干扰气体，如一氧化碳(CO)、氢气(H2)、二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、氯气(Cl2)、氨气(NH3)、氰化氢(HCN)、氯乙烯等，这些气体可在电化学硫化氢传感器的工作电极处反应，致使仪表发生误报警或延缓报警，严重威胁人们的生命安全。为了减少误报警或延缓报警的情况，通常采取以下4种技术途径来增强电化学气体传感器的选择性：1.使用合适的工作电极催化剂，但是催化剂材料一般对某一类气体物质均有响应，故该方法存在局限性；2.在传感器内部放置物理或化学过滤器，过滤干扰气体。当物理过滤器吸附饱和或化学过滤器反应完全，过滤器则失效，并且过滤器的选择范围有限，故该方法具有一定的局限性；3.选择中介电解液体系，在该体系中，电解液中的有关成分只与目标气体反应，从而提高了传感器的选择性。但该方法通常比较复杂，且电解质有容量限制，属于消耗型电解液，故限制了传感器的有效使用寿命；4.选取传感器的电位。电化学反应的活化能主要受“电极/溶液”界面上的电场强度影响，不同气体的最佳反应电位不一样，选择电位可以改进传感器的选择性。通常传感器在某一电位下，也会对某一类气体物质具有响应。此外，传感器电极一般采用贵金属催化剂，而贵金属价格昂贵，储量有限。另一方面，传感器电极的生产工艺繁琐，包括制备催化剂、混合浆料、涂膜、烧结等，电化学硫化氢传感器包括工作电极、参比电极和对电极共3种电极片，每一种电极片均需按工艺流程制造而成，并且在制造电极片过程中存在边角废料，耗费大量人力和财力。所以，为了降低传感器的制造成本，必须从每个方面寻找减少贵金属使用量的新技术。因此，需要一种抗CO、H2、SO2、NO、NO2等多种气体干扰，制造成本又低、难度小的电化学硫化氢传感器。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术提出一种电化学硫化氢传感器，其不受杂质气体的干扰，具有良好的选择性，并且结构简单、制造难度小、成本低。为实现上述目的，本技术的一种电化学硫化氢传感器，包括具有可拆卸顶盖的壳体，壳体的顶盖上开设有供气体进入的进气孔，壳体的底部具有储液槽，储液槽顶部设有覆盖在其上的支撑板，支撑板具有多孔结构，壳体内由进气孔至储液槽方向依次层叠设有工作电极、参比电极和对电极，储液槽内存储有电解液，储液槽内设有吸液材料三，吸液材料三为卷筒状的结构，工作电极和参比电极之间设有吸液材料一，参比电极和对电极之间设有吸液材料二，壳体的底部设有分别与工作电极、参比电极和对电极连接的引脚，工作电极与壳体顶盖之间设有O型圈。进一步地，壳体为空心的圆柱体结构，工作电极为圆片状的结构，对电极为外径与工作电极直径相同的圆环状的结构，参比电极为直径与对电极内径相同的圆片状结构。进一步地，工作电极、参比电极和对电极为采用相同材料的气体扩散电极，工作电极、参比电极和对电极采用同一批次制得的电极。进一步地，参比电极和对电极为以同心圆方式从同一圆片状电极上裁切下形成的圆片和圆环。进一步地，气体扩散电极包括扩散层和涂覆在其上的催化层，扩散层采用多孔聚合物膜，催化层包括涂覆在扩散层上的催化剂材料和粘结剂混合物。进一步地，催化剂材料采用铂、钌、铱、金、铑、钯中的一种或若干种任意组合，粘结剂采用聚四氟乙烯乳液。进一步地，催化剂材料采用铂钌黑催化剂，铂钌黑催化剂中铂和钌的摩尔比为1:1-1:3。进一步地，催化剂材料采用碳负载/共混铂钌黑催化剂，碳负载/共混铂钌黑催化剂中铂钌黑负载/共混量为5％-40％。进一步地，电解液为浓度3M～12M的硫酸溶液。本技术还提出一种电化学硫化氢传感器的制备方法，包括以下步骤：S1：取催化剂材料加入活性炭粉，混合均匀后加入粘结剂，磁力搅拌40h-60h，制得电极浆料；S2：使用丝印、喷涂、滴涂或刮刀将电极浆料涂敷在扩散层上，于55℃-65℃下干燥24h，制得电极；S3：使用冲头冲切出两个圆片状电极，其中一个圆片状电极作为工作电极，另一个圆片状电极使用冲头从其中心位置切出一个小圆片状电极作为参比电极，切出的同心圆环状电极作为对电极；S4：组装，在储液槽中填装吸液材料三，安装支撑板，依次向壳体中装入对电极、吸液材料二、参比电极、吸液材料一和工作电极，并注入电解液，装入O型圈，使用顶盖封闭壳体后完成组装；S5：测试传感器的灵敏度和抗干扰性。本技术的一种电化学硫化氢传感器不受杂质气体的干扰，具有良好的选择性，并且结构简单、制造难度小、成本低。附图说明下面结合附图对本技术作进一步描写和阐述。图1是本技术首选实施方式的一种电化学硫化氢传感器的剖视图。附图标记：1、壳体；2、工作电极；3、参比电极；4、对电极；5、吸液材料一；6、吸液材料二；7、吸液材料三；8、支撑板；9、进气孔；10、储液槽；11、引脚；12、O型圈。具体实施方式下面将结合附图、通过对本技术的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本技术的技术方案。如图1所示，本技术首选实施方式的一种电化学硫化氢传感器，包括具有可拆卸顶盖的壳体1，壳体1为空心的圆柱体结构，壳体1可以采用标准件，如4系电化学气体传感器，其内径为20mm。壳体1选择对目标气体和电解液惰性的工程塑料材料，可由包括但不限于ABS、PE、PPO、PP或它们的任何组合或共混物形成，本实施例中采用ABS塑料。如图1所示，壳体1的顶盖上开设有供气体进入的进气孔9，进气孔9的孔径由电化学硫化氢传感器的测量灵敏度决定，进气孔9的孔径可以为1mm-6mm，较佳选则为2mm-3mm，本实施例中的进气孔9孔径为3mm。如图1所示，壳体1的底部具有储液槽10，储液槽10内存储有电解液，电解液可以为任何传统含水酸性电解质，如硫酸、磷酸或中性离子溶液或它们的任何组合，较佳选择为浓度3M～12M的硫酸溶液，本实施例中采用9M的硫酸溶液。如图1所示，储液槽10顶部设有覆盖在其上的支撑板8，壳体1内由进气孔9至储液槽10方向依次层叠设有工作电极2、参比电极3和对电极4。支撑板8具有多孔结构，多孔的支撑板8可以有利于电解液在壳体1中的移动，使之能够接触到工作电极2、参比电极3和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学硫化氢传感器，其特征在于，包括具有可拆卸顶盖的壳体，所述壳体的顶盖上开设有供气体进入的进气孔，所述壳体的底部具有储液槽，所述储液槽顶部设有覆盖在其上的支撑板，所述支撑板具有多孔结构，所述壳体内由进气孔至储液槽方向依次层叠设有工作电极、参比电极和对电极，所述储液槽内存储有电解液，所述储液槽内设有吸液材料三，所述吸液材料三为卷筒状的结构，所述工作电极和参比电极之间设有吸液材料一，所述参比电极和对电极之间设有吸液材料二，所述壳体的底部设有分别与工作电极、参比电极和对电极连接的引脚，所述工作电极与壳体顶盖之间设有O型圈。/n

【技术特征摘要】
1.一种电化学硫化氢传感器，其特征在于，包括具有可拆卸顶盖的壳体，所述壳体的顶盖上开设有供气体进入的进气孔，所述壳体的底部具有储液槽，所述储液槽顶部设有覆盖在其上的支撑板，所述支撑板具有多孔结构，所述壳体内由进气孔至储液槽方向依次层叠设有工作电极、参比电极和对电极，所述储液槽内存储有电解液，所述储液槽内设有吸液材料三，所述吸液材料三为卷筒状的结构，所述工作电极和参比电极之间设有吸液材料一，所述参比电极和对电极之间设有吸液材料二，所述壳体的底部设有分别与工作电极、参比电极和对电极连接的引脚，所述工作电极与壳体顶盖之间设有O型圈。


2.如权利要求1所述的一种电化学硫化氢传感器，其特征在于，所述壳体为空心的圆柱体结构，所述工作电极为圆片状的结构，所述对电极为外径与工作电极直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨双双，张文庆，马俊平，张东旭，
申请(专利权)人：南京艾伊科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32