(Solid state mixed-potential sensors as direct conversion sensors for automotive catalysts)
對于當今的汽車尾氣后處理系統(tǒng),相關規(guī)定要求報告任何與排放有關的設備的故障。排氣傳感器通常用于檢測催化劑催化效果。本文提出了一種新的基于混合電位傳感器的方法,用一個單一的傳感器裝置直接確定“催化劑轉(zhuǎn)換的量”。通過混合電位與自加熱的陶瓷氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)傳感器裝置在電化學上比較兩個氣體室中的氣體組成成分,從而確定“催化劑轉(zhuǎn)換的量”。
該裝置具兩個氣密室,傳感器裝置可以承受至少550℃的高溫,而溫度分布也允許使用低溫聚合物密封氣密室。傳感器的核心是一個自加熱YSZ圓盤,在中心提供足夠高的溫度進行傳感。在傳感器邊緣處,溫度足夠低,以允許所施加的聚合物密封件能夠密封兩個氣室。該傳感器適用直接法確定催化劑轉(zhuǎn)化率,直接確定催化劑轉(zhuǎn)化率方法理論意味著傳感器信號僅取決于轉(zhuǎn)化率而不取決于原料氣體濃度。在檢測溫度為475℃和500℃時,丙烯轉(zhuǎn)化率能達到90%,但與理論計算值有較大的偏差。在400℃,所有的傳感器輸出信號都符合計算出的理論曲線。在較高溫度下出現(xiàn)的試驗與理論偏差是由于鉑電極的高催化活性所導致的。氣體在達到三相界面之前會部分平衡,即丙烯被氧氣。這種機制在較低的溫度下受到抑制,使得試驗數(shù)據(jù)與理論吻合。
上述試驗只檢驗了丙烯轉(zhuǎn)化率,對于實際應用,還需要弄清楚尾氣中有多種分析物、氧氣以及含水量,才能測試出傳感器性能。