机理分析汽车氧传感器材料的研究.pdf

· 54 · 材料导报A：综述篇 2011年 5月(上)第25卷第 5期 汽车氧传感器材料的研究 吴文双，肖建中，夏 风 (华 中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室，武汉 430074) 摘要 论述 了管式汽车氧传感器材料的选择问题 ，指出电极保护层趋向于以镁铝尖晶石(MgA1204)为主要原 料；电解质大多采用YSZ；电极材料渐渐由贵金属偏向于金属陶瓷复合电极，一些半导体金属氧化物也表现 出一定的 应用前案，但仍处于研究阶段。 关键词 氧传感器 电极保护层 电解质 电极 ResearchonAutomobileOxygenSensorM aterials WU Wenshuang。XIAOJianzhong，XIA Feng (StateKeyLabofPlasticFormingSimulationandDie MouldTechnology。HuazhongUniversityof ScienceandTechnology，Wuhan430074) Abstract Thispaperdiscussesthechoiceofmaterialsofthimbleautomobileoxygensensor．Theelectrodepro— tectionlayertendstochooseMgA1204asthemainrawmateria1．TheelectrolyteusuallyusesYSZ．Andtheelectrode prefersmetal-ceramiccompositetonoblemeta1．Somesemiconductormetaloxidesalsoshow somepotentialapplica— tionsaselectrode，butitisstillattheresearchstage． Keywords oxygensensor，electrodeprotectionlayer，electrolyte，electrode 式中：R为通用气体常数；T为固体电解质活性区的绝对温 0 引言 度；F为法拉第常数；P 为参 比气体的氧分压；P 为测试气 汽车氧传感器安装在汽车排气管中用于测量尾气排放 体中的氧分压。 中的氧含量，将其转化成电信号后反馈给电控元件 (ECU)， 在一定温度下，将测得的电势差与其他常数引入式 (1) ECU根据该反馈信号对引擎的空燃比A／F进行调节，使汽 后即可得到尾气中的氧分压，达到测氧的 目的。图1给出了 车动力性能和燃油消耗达到最佳配 比，减少汽车尾气排放污 管式氧传感器的结构，由外到内依次为电极保护层、工作电 染 。 极、固体电解质和参比电极。 随着世界各国对汽车尾气的排放控制 日益严格，汽车氧 测试气体 传感器显得越来越重要。现在新下线汽油车中均用到了氧 传感器，有的新车型在三元催化转化器(TWC)后面还安装有 氧传感器，用于检测TWC的转换效率，采用双氧传感器 。更 有甚者，新的采用V6引擎和V8引擎的车型还设有双排气 电 管，需要4个氧传感器。此外，汽车产量逐年增长，汽车氧传 势 感器的需求量将越来越大n]，同时也激励着汽车氧传感器技