含Pt保护层对氧传感器性能的影响研究.pdf

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1、2013焦仪表技术与传感器2013第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3含Pt保护层对氧传感器性能的影响研究彭梓，谢光远，石亮，黄海琴(武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉430081)摘要：响应时间和使用寿命是氧传感器最重要的两个指标。依据电化学原理选用氧化锆和Pt做主要材料的保护层，使其成为催化三相界面载体和反应区。通过氧传感器特性曲线分析表明，新保护层减小扩散阻碍作用对电极性能的影响，从而提高氧传感器的反应速度和寿命。关键词：氧传感器；电化学；三相界面中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：

2、1002—1841(2013)03—0093—03ResearchonInfluenceofProtectionLayerwithPtonOxygenSensorPENGZi，XIEGuang—yuan，SHILiang，HUANGHai-qin(CollegeofScienceandMetallurgicalEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China)Abstract：Responsetimeandtheservicelifearethetwom

3、ostimportantindexesofoxygensensor．TheprotectivelayerselectedzirconiaandPtasmainmaterialbasedontheelectrochemicalprinciple，madeitbecomecatalyticthree—phaseinterfacecarrierandthemainl~actionarea，thatreducedgasdifusionbarriereffectonelectrodeperformancecausedbyprotectivelaye

4、r．Therebyitim—provesthereactionspeedandtheservicelifeoftheoxygensensor．Keywords：oxygensensor；electrochemical；three-phaseinterface0引言图1是一种典型的氧传感器工艺结构图，试验依照此结构氧传感器是汽车电喷系统的核心组件，主要用于监测汽车制作氧传感器样品。保护层的厚度、孔隙率、孔径大小等都尾气中的氧含量。氧传感器的响应时间和寿命直接影响燃油能影响保护层的性能，该实验室已经做过大量研究，文中主要效率和汽车尾气污染物的

5、排放。影响传感器响应时间和寿命侧重于含n保护层电化学性能上的提升。试验先依据表I的的主要因素有：加热电阻、电极和保护层等。其中加热电阻和方案制作2种保护层浆料。然后在2#和3#样品印刷上要求厚电极对响应时间的影响具有局限性，现在的研究也比较成熟。度为30m的保护层。其中l#样品作为2撑和3#样品的对比，保护层是附着在电极上的多孔陶瓷涂层，过去的研究则多从保不印刷保护层。样品在1400℃以上烧结后制成最终的平板式护层强度和孔隙调整方向进行，改进的效果有限。氧传感器传感器芯片。文中依据电化学原理上对保护层进行重新设计，选用氧化表1试验方案锆和

6、Pt做材料，使保护层成为催化载体，从而缩短了氧的扩散路径，减小了保护层扩散阻碍作用对电极的影响，从而提高的氧传感器的反映速度和寿命J。1试验方案从制作好的芯片挑出加热电阻值为9～1On的，在氧传感一嘲嘲鼹gg齄多孔保护层器分析仪器上进行氧传感器静态V／T性能测试。静态测试后'——__詈_外电极薹薹电解质层再将氧传感器安装在在江南386发动机台架上，通过武汉菱电定制测试ECU进行氧传感器动态信号采集。内电缀嚆蘧冀霪黧霆萋篓囊囊窭黧夔空气通道2试验结果与分析2．1保护层对氧传感器、7_／T曲线影响绝缘屡图2是氧传感器在350℃和850℃分别在

7、氧传感器性能检加热电极绝缘屡测仪上检测的v／T特征数据。从图2和表2的数据发现，2#样薹蚕荔薹薹蠢加热板品的稀到浓时间和高电压值都比1#和3#样品差。保护层有一l_引脚定的扩散阻力，不仅导致氧传感器反应速度降低，还造成电极表面的氧分压比混合气体中的氧分压高，从而提高了氧传感器图1片式氧传感器工艺结构图的响应时间，降低了氧传感器的高值电压。新保护层的电极反应不需要尾气扩散至电极表面，只需要进入保护层，便可以收稿日期：2012—04—06收修稿日期：2012—12—26进行电极反应，降低了电极极化影响，提高了氧传感器信号值Instrument

8、TechniqueandSensorMar．2013和反应速度。极性能没有发生改变，两种保护层都显现出一定的稳定性。l_O表2氧传感器静态测试参数0．90．8O．70．6备o．5脚0．40-3