卤化气体传感器制造技术

用于检测卤化气体的卤化气体传感器，至少包括第一金属电极和第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极都与传感材料连接，所述传感材料包括NaAlSiO4，KAlSiO4，RbAlSiO4，和CsAlSiO4中的至少一种。中的至少一种。中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】卤化气体传感器
[0001]本专利技术的
技术介绍

[0002]采用至少一种化学成分为NaAlSiO4或KAlSiO4或RbAlSiO4或CsAlSiO4的材料，制作出高灵敏度、高选择性卤化气体检测的珠型传感器。传感器包含一个中心电极、一个线圈和传感材料。线圈被通过它的电流加热。传感材料是多孔的。中心电极与加热的线圈之间的电导随卤化气体浓度的变化而变化。
[0003]本专利技术涉及用于卤化气体，特别是氢氟烯烃(HFO)和氢氟碳化合物(HFCs)等制冷剂气体的高灵敏度检测的珠型传感器的改进，这些制冷剂气体与氢氯氟烃(HCFCs)相比，其对全球变暖的影响要小得多。
[0004]现有的几种卤化气体检测技术。氧化锡基金属氧化物半导体(MOS)传感器已被用于卤化气体检测；然而，这些传感器显示出对许多碳氢化合物和湿度的交叉灵敏度。非色散红外(NDIR)光学传感器也用于卤化气体检测；然而，这些传感器显示出有限的灵敏度并且生产成本很高。
[0005]用于检测卤化气体的固态珠型传感器生产成本相对较低。这些传感器由Loh申请的美国专利(申请号为3751968)，Lee申请的美国专利(申请号为5104513)，Stetter申请的美国专利(申请号为5226309)，Yannopoulos申请的美国专利(申请号为5932176)公开。Loh公开了一种传感元件，包括包含氧化镧、氟化镧和硅酸钠的混合物的玻璃陶瓷。Lee公开了一种陶瓷的传感元件，包括硅酸钾和从二氧化硅和氧化铝组中选择的化合物的混合物。Stetter公开了一种包含氟化镧硅酸盐钠的传感材料，其化学式为NaLa(SiO4)3F。Yannopoulos公开了一种由钛酸钠组成的传感元件。
[0006]用美国专利(申请号5226309)描述了传感器的工作温度在500℃
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600℃范围内，温度太低，检测HFOs和HFCs的灵敏度还不错。Lee公开了一种陶瓷传感元件，包括硅酸钾和氧化铝的混合物，其比例在约0.25
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4.0份重量硅酸钾与1份重量氧化铝之间。该比值很宽，传感材料的相位没有很好地定义，因此不易实现可再现的传感器性能。本专利技术的目的是发现用于HFOs和HFCs的选择性和灵敏度检测的确定材料。本专利技术的另一个目的是发现具有高熔化温度的传感材料，从而可以在800℃
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1000℃的高温下工作具有高灵敏度的传感器。
[0007]本专利技术的卤化气体传感器由独立权利要求1进行限定。相应地，该气体传感器包括至少第一金属电极和第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极都与传感材料连接，所述传感材料包括NaAlSiO4，KAlSiO4，RbAlSiO4，CsAlSiO4中的至少一种。
[0008]所述传感材料为珠子的形式，所述两个电极至少部分嵌入所述传感材料中。
[0009]所述两个电极中的一个是围绕两个电极中的另一个作为中心电极的线圈。
[0010]所述第一电极可以由铂制成或包含铂，和/或其中第二电极可以由铂制成或包含铂。
[0011]电压源连接到至少所述第一电极，通过施加于所述电极的电流或电压将电极加热到400℃
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1200℃，400℃
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1000℃，600℃
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1200℃或600℃
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1000℃的范围内的温度。
[0012]所述第一传感器可以为线圈的形式并具有第一端和相对的第二端，所述第一端和所述第二端都连接到电压源(1)，所述第二电极可以为中心电极，其形状为沿所述线圈的纵
向轴线穿过所述线圈(4)的中心的纵向直元件或棒；所述线圈和所述中心电极被所述传感材料包围并嵌入在所述传感材料中。
[0013]本专利技术还包括提供一种使用上述传感器来检测卤化气体的方法，其中，所述传感材料通过对所述第一传感器或线圈施加电流或电压被加热到400℃
‑
1000℃，400
°‑
1200℃，600℃
‑
1000℃或600℃
‑
1200℃范围内的温度。
[0014]在所述传感器暴露于待检测气体之后通过所述线圈的电流被在所述传感器暴露于待检测气体之前可以通过所述线圈的电流分开。
[0015]此外，本专利技术提供一种制造前述卤化气体传感器的方法，其中，所述传感材料包括至少由分子筛(3A)制成的第一组分(A)，所述第一组分(A)被加热到几百摄氏度的第一温度，并在所述第一温度下保持数小时，优选3小时，然后加热到高于所述第一温度的第二温度，并在所述第二温度下保持第二时间；第二时间优选对应于第一时间。
[0016]所述第一组分随后被研磨成平均尺寸小于5微米，优选约3微米的细颗粒。
[0017]所述第一组分含有NaAlSiO4和KAlSiO4，优选以1:1的比例。
[0018]所述传感材料包括至少第二组分(B)，该第二组分通过用分子筛(4A)和CsNO3进行离子交换制备，所述分子筛和CsNO3优选地混合在去离子水中。
[0019]将分子筛，CsNO3和去离子水的混合悬浮液搅拌数小时，优选24小时，然后优选将所述悬浮液离心，然后优选将所述悬浮液加热到几百摄氏度的第一温度，优选约900℃维持至少1小时，优选2小时，然后将所述悬浮液加热到高于所述第一温度的第二温度，所述第二温度优选为1100℃，再维持几个小时，优选为约3小时。
[0020]所述第二组分(B)经过所述热处理后研磨成平均尺寸为几微米，优选约4微米的细颗粒。
[0021]所述第一组分(A)和/或所述第二组分(B)与载药剂混合成浆液，所述载药剂优选为溶解在水中的，重量在5％
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10％范围内的羟丙基纤维素，所述组分(A)和/或(B)的混合物与所述载药剂的重量比约为2:1。
[0022]附图简要说明
[0023]在本专利技术的以下示例性实施例中，参考附图进行描述，其中
[0024]图1是根据本专利技术的一个实施例的传感器的示意图；
[0025]图2显示了用示例性传感材料制造传感器的传统工艺的步骤；
[0026]图3显示了放大率为30和1600的扫描电子显微镜图像；
[0027]图4显示了对100ppm R134a和100ppm R1234yf的传统传感器响应；
[0028]图5显示了传感器对不同浓度R134a的传统响应；以及
[0029]图6显示了传感器对不同气体/蒸汽的传统响应。
具体实施方式
[0030]传感器组件
[0031]图1的示意图示出了本专利技术的传感器，该传感器包括中心电极7，优选为铂丝，其周围有金属线圈4，优选为铂线圈。中心电极7和金属线圈4都嵌入在珠子5中，珠子5由NaAlSiO4，KAlSiO4，RbAlSiO4，CsAlSiO4中的至少一种组成。线圈在外加电压1的作用下加热到400℃到1000℃的温度。在中心电极7和线圈4之间施加电压产生电流。传感器标称电阻为
电压2与电流6之比，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于检测卤化气体的卤化气体传感器，至少包括第一金属电极和第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极都与传感材料连接，所述传感材料包括NaAlSiO4，KAlSiO4，RbAlSiO4，和CsAlSiO4中的至少一种。2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感材料为珠子的形式，所述两个电极均至少部分嵌入所述传感材料中。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述两个电极中的一个是围绕所述两个电极中的另一个作为中心电极的线圈。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，所述第一电极由铂制成或包括铂，和/或其中所述第二电极由铂制成或包括铂。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中，电压源连接到至少所述第一电极，以通过施加于所述电极的电流或电压将所述电极加热到400℃
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1200℃，400℃
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1000℃，600℃
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1200℃或600℃
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1000℃的范围内的温度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器，其中，所述第一传感器为线圈的形式并具有第一端和相对的第二端，所述第一端和所述第二端都连接到电压源(1)，所述第二电极为中心电极，其形状为沿所述线圈的纵向轴线穿过所述线圈(4)的中心的纵向的直元件或杆；所述线圈和所述中心电极被所述传感材料包围并嵌入在所述传感材料中。7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的传感器来检测卤化气体的方法，其中，通过对所述第一传感器或线圈施加电流或电压从而将所述传感材料加热到400℃
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1000℃，400
°‑
1200℃，600℃
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1000℃或600℃
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1200℃的范围内的温度。8.根据权利要求7所述的检测卤化气体的方法，其中，在将所述传感器暴...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾刚，
申请(专利权)人：英福康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：