ZrO_2氧传感器电极保护层的模拟.pdfVIP

2004 年 6 月 第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　传 　感 　技 　术 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　 Modeling of the Electrode Protecting Coating on ZrO2 Oxygen Sensor XIA Feng , XIA O J ianz hong , L UO Zhian , FEN G J iangtao ( Dep artment of M aterial Science and Engineering , Huazhong University of Science and Technology , Wuhan 430074 , China) Abstract : 　A porous ceramic coating the electrode of zirconia oxygen sensor is commonly used to clean exhaust gas from cars. The coating is modeled as a kind of gas diffusion barrier with a small hole in a dense ceramic block . The V/ I characteristics of the sensor with the diffusion barrier is measured , resolved and simulated . Slow diffusion of oxy gen gas in the small hole results in electrode polarization . A mathematic model is proposed . The modeling V/ I charac teristics fit the realistic V/ I characteristics very well . Key words : 　oxygen sensor ; gas diffusion ; ZrO2 ; electrode ZrO2 氧传感器电极保护层的模拟① 夏 　风 , 肖建中 , 罗志安 , 冯江涛 (华中科技大学材料科学与工程学院 , 武汉 　430074) ( 摘要 :汽车尾气净化用 ZrO2 气体氧传感器的外电极表面常有陶瓷多孔层 ,用含有一个扩散孔的致密陶瓷构件 扩 ) 散障 模拟该陶瓷多孔层 。测量了带扩散障的 ZrO2 气体氧传感器的伏安曲线 ,并对该伏安曲线进行解析和数学模 拟 。发现氧气在扩散孔中扩散受阻时引起了电极极化 ,其极化程度与直流电流大小 、温度 、扩散孔几何尺寸 、氧气 的浓度等有关 。给出了相应的数学表达式 ,其模拟伏安曲线与实际测量结果能较好的吻合 。 关键词 :氧传感器 ; ZrO2 ; 气体扩散 ; 电极 ( ) 中图分类号 :TP2 12 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1004 - 1699 2004 02 - 0303 - 03 　　汽车尾气净化用 ZrO 气体氧传感器的外电极 拟 。实验 ZrO 气体氧传感器见图 1 , 电解质是成分 2