[发明专利]一种极限电流式线性氧传感器及制造方法

说明书

本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种极限电流式线性氧传感器及制造方法。该极限电流式线性氧传感器，包括依次设置的扩散层、负电极层、电解质层、正电极层和基板层，扩散层包括用于过滤被测气体的微孔扩散层和用于限流被测气体的超微孔扩散层。扩散层采用孔隙率分级技术，尾气通过微孔扩散层过滤后，再通过超微孔扩散层进行限流，可以过滤掉尾气中容易使电极中毒或者反应的有害颗粒，提高传感器的使用寿命；通过精确调控微孔扩散层和超微孔扩散层的孔隙率，提高了传感器的精确度和成品率。超微孔扩散层的固体组成中添加铂金粉，提高电解质的催化能力。

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种极限电流式线性氧传感器及制造方法。

背景技术

随着国内汽车数量的不断增加，尾气造成的环境的污染问题日趋严重，因此，国家对汽车尾气排放的标准也不断更新、日渐严格，世界各国也制定了愈来愈严格的汽车排放标准。据悉，欧盟已经从2009年起开始执行欧IV标准，其对氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳和悬浮粒子等机动车排放物的限制更为严苛。在中国，国V(相等于欧洲的欧IV标准)是目前国家规定的尾气排放中的标准之一，而“国VI”标准预计将从2020年开始全面实施。从国Ⅰ提至国V，每提高一次标准，单车污染减少30％至50％。

在汽车燃烧阶段，而减少尾气的污染的方法最直接的方法之一就是使燃油在发动机内燃烧更加充分，达到理论完全燃烧状态。提高燃油的燃烧效率，尽量使燃烧过程更充分，达到既降低环境污染，又可以充分燃烧的节能目的。氧传感器就是通过检测尾气中氧含量，根据氧含量与空燃比的对应关系，确定空燃比，将信号反馈到汽车ECU，通过微调燃料的喷射量，使空燃比控制在理论燃烧状态。据报道，氧浓差电池型氧传感器和氧化物半导体型氧传感器都只能检测理论空燃比值，对贫燃区空燃比响应慢、灵敏度很低，尤其在空燃比A/F>20的情况。然而，为了减少污染和节约能源，要求传感器能连续检测出稀薄燃烧区的空燃比且灵敏的传感器，人们便提出了极限电流型氧传感器的概念。近年来，对该类型的氧传感器研究非常活跃，但实际上绝大多数处于研究阶段，离产业化还有一段距离。而制备出适合这种极限电流型氧传感器的材料是基础，只有使传感器中各种基本的材料达到性能要求且传感器构造合理，才能提高传感器的整体性能。

现有的陶瓷芯片氧传感器检测稀薄尾气时，存在测试空燃比范围窄的问题，不能对尾气中氧含量的进行精确检测。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种极限电流式线性氧传感器及制造方法，克服了现有的稀薄尾气检测氧传感器存在的测试空燃比范围窄的问题，实现对尾气中氧含量的精确控制。

本发明采用的技术方案是：一种极限电流式线性氧传感器，包括依次设置的扩散层、负电极层、电解质层、正电极层和基板层，其特征在于：所述扩散层包括用于过滤被测气体的微孔扩散层和用于限流被测气体的超微孔扩散层。

作为优选，所述超微孔扩散层与微孔扩散层连接，所述微孔扩散层的孔隙率控制在7～15％，所述超微孔扩散层的孔隙率控制在2～6％。

进一步的，所述微孔扩散层的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉70～89wt％，镁铝尖晶石粉2～24wt％，白炭黑1～3wt％，碳酸锶粉5～10wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂羟丙基甲基纤维素1～6wt％，增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.2～1.5wt％，有机溶剂松油醇18～45％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在50～150μm。