[发明专利]一种高温下湿度监测传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高温下湿度监测传感器，其特征在于，其包括：

氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质，其中所述质子导体固体电解质是以CaZr_1-xM_xO₃为基材，其中M选自In、Ga和Sc至少其中之一，0＜x≤0.05；

所述氧离子导体固体电解质和所述质子导体固体电解质组合一个腔体，所述氧离子导体固体电解质朝向所述腔体的一面为第一表面，相反于所述腔体的一面为第二表面；

所述质子导体固体电解质朝向所述腔体的一面为第三表面，相反于所述腔体的一面为第四表面；

其中，所述第一表面与第三表面均覆盖有多孔铂/银膜电极且以电性连接；所述第二表面与第四表面均覆盖有外部电极；

所述腔体插入一根导管，所述导管的一端插入所述腔体，另一端向远离所述腔体的方向延伸，该导管作为扩散屏障与被测气体连通。

2.根据权利要求1所述的高温下湿度监测传感器，其特征在于，所述氧离子导体固体电解质为Y₂O₃、CaO或MgO掺杂的ZrO₂基固体电解质；或为Y₂O₃掺杂的ThO₂基固体电解质；或为Sm₂O₃或Pr₂O₃掺杂的CeO₂基固体电解质。

3.根据权利要求1或2所述的高温下湿度监测传感器，其特征在于，所述第二表面与第四表面所设的外部电极为铂膜电极或银膜电极。

4.根据权利要求3所述的高温下湿度监测传感器，其特征在于，所述第二表面与第四表面所设的外部电极分别通过铂导线或银导线连接在电化学工作站的两端。

5.根据权利要求1或2所述的高温下湿度监测传感器，其特征在于，所述第一表面与第三表面所覆盖的多孔铂/银膜电极采用铂导线或银导线进行电性连接。

6.根据权利要求1所述的高温下湿度监测传感器，其特征在于，所述氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质组合而成的腔体，所述腔体上的接缝处均以陶瓷釉进行密封。

7.一种所述高温下湿度监测传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：压制步骤：将氧离子导体固体电解质粉末基材和质子导体固体电解质粉末基材压制，得到氧离子导体固体电解质坯体和质子导体固体电解质坯体，其中质子导体固体电解质基材为CaZr_1-xM_xO₃，其中M选自In、Ga和Sc至少其中之一，0＜x≤0.05；

S2:烧结成型步骤：将S1压制的坯体在高温下烧结，分别得到氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质；

S3:涂布铂浆或银浆：将步骤S2制得的氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质的内外侧面均涂布铂浆或银浆，所述铂浆或银浆由铂粉、银粉与成膜聚合物乳液混合制浆；

S4:高温煅烧步骤：在有氧环境下，将步骤S3得到的氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质在高温下煅烧，使铂浆或银浆中的成膜聚合物氧化后留下孔隙，铂浆或银浆变成与氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质紧密结合的多孔铂/银膜电极；

S5:组装步骤：将氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质组合成一腔体，将所述氧离子导体固体电解质和质子导体固体电解质朝向该腔体一侧的多孔铂/银膜电极进行电性连接；在所述腔体上插入一根导管，所述导管的一端插入所述腔体，另一端向远离所述腔体的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的制备方法，步骤S1中，质子导体固体电解质是CaZr_1-xIn_xO₃，其中0＜x≤0.05；所述氧离子导体固体电解质基材为Y₂O₃掺杂的ZrO₂基固体电解质YSZ。