车用NOx氮氧传感器介绍.pptVIP

* * 它是一种把气体输送到工作电极，在电极表面进行电极反应的气体传感器。如果把电极和电解质溶液之间的电位差即电极电位规定不变，就可有选择地只发生特定的电极反应。原理与固体电解质NOx传感器类似。 * * * 不适用于车载系统，不作介绍。 * NOx传感器由lambda传感器的氧气泵理念发展而来，利用能斯特原理进行NOx浓度测量。 废气中的氧气经过第一腔后被泵至一个控制数值，HC，CO，H2被氧化。剩余气体进入第二腔，氧气被进一步 泵出至近乎为零。NOx气体则通过还原反应生成N2和O2，通过测定O2的含量来推算NOx含量。 * * 实际是一款电流型传感器 * * * * 目录 1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器 * 5.1 电化学式气体传感器概述 利用待测气体与有关的电极反应而制成的气体传感器称电化学式气体传感器。可分为原电池式、定电位电解式、电量式、离子电极式四种类型。针对测量NOx，在此介绍前两种。 * A. 定电位电解式气体传感器 B. 原电池式气体传感器 5.2 定电位电解式气体传感器 * 在电解过程中，电流由气体成分的扩散速度决定，极限电流与气体体积浓度成正比。借此可进行检测，称为定电位电解式传感器。 NO2+2e=NO+O2- 2O2--4e=O2 5.3 原电池式气体传感器 * 还可以用来测定大气中氧、一氧化碳（CO）的体积浓度： 选择合适的电解液和敏感电极，对NOx气体做出有效选择。 目录 1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器 * 6.1 新型传感器类别 * 光纤气体传感器 表面声波气体传感器(SAW) 智能气体传感器（电子鼻） 附：UniNOx传感器工作原理(1) * 注：UniNOx传感器是由德国大陆和日本NGK开发的世界第一款量产的车载NOx传感器。 附：UniNOx传感器工作原理(2) * 第五代NOx/O2传感器原理图，日本NGK公司 可以认为：1个UniNOx传感器=2个氧传感器 附：UniNOx传感器工作原理（3） * 附：国外近年来研究项目 * ↑以氧化铝为基片（福特公司提供），嵌入的加热元件。 国外某机构以YSZ（钇稳定氧化锆）为基片分别进行了两种材料作为敏感电极的测试研究，Au和LSM（锰酸锶镧） 附：应用过程中的问题 1、传感器选择性、敏感性、精度不足； 2、传感器工作条件、响应和恢复时间、可靠性都有待提高 3、合适的关键材料还在探索中，复杂的制备工艺有待改进 4、成本偏高，无法普遍应用。 * 参考资料 [1] 赵海燕，汽车尾气用NOx传感器[J].传感器与微系统.2007,26(1):8-10; [2] 王岭，纳米结构CuO 为敏感电极的阻抗谱型NO2传感器[J].无机化学学报.2012,28(1):81-87; [3] Lawrence Livermore National Laboratory, NOx Sensor Development[D].Internet.2012.5 [4] 顾媛媛，简家文，一种固体电解质的电流型NO2传感器.实用新型专利.宁波大学,2013.3 * * * * 测量的必要步骤包括：1、从尾气中分离出NOx气体；2、直接测定NOx气体含量或通过化学反应得到可测量的物质如O2。 * * * * * * * * * * * 固体电解质一般为离子晶体，但要具备离子导电性必须具备下列两种性质：①固体中的电子和空穴等导电性载流子浓度小，否则成为导体或半导体；②离子型晶体缺陷多，离子在固体中容易扩散或移动。 * 氧化锆ZrO2在常温下为单斜晶系(a≠b≠c，a＝g＝90o，b≠90o)，在1100 ℃时变为正方晶系(a≠b≠ c，a＝g＝b＝90o)。当添加CaO或Y2O3时，在高温稳定的正方晶系在低温亦变得稳定，称为稳定氧化锆。添加Y2O3时，2个Y3+离子占据2个Zr4+的晶格点，此时4个氧晶格中的1个成为空晶格点，氧离子O2-就可通过此空晶格点进行移动，进而传导电流。稳定氧化锆在高于600℃时，便能起到氧离子导体的作用。实际上也伴随有若干电子的传输，但以离子导电为主。 * * * 一般认为，在高频区，传感器的阻抗谱图代表的是电解质的晶粒和晶界阻抗，其不受NO2浓度的影响，只与测试温度有关。而在低频区，阻抗谱往往表征的是电解质与电极的界面反应阻抗，这与NO2浓度的变化有关。 * * NOx氮氧传感器介绍 * Kev