一种电解式电化学氧气传感器的制作方法

本技术涉及电化学气体传感器的，尤其涉及一种电解式电化学氧气传感器。

背景技术：

1、氧在自然界中分布最广，占地壳质量的48.6％，是丰度最高的元素。在烃类的氧化、废水的处理、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供动物及人进行呼吸等方面均需要用氧。不同的应用领域对氧气浓度有不同的要求，因此对氧气浓度的监测很有必要。

2、恒电位电解式电化学氧气传感器是一种最常见氧气敏捷测量方法，并且以长寿命著称。例如，专利公开号cn20627028lu公开了一种高灵敏度和长寿命的电化学传感器，包括主体外壳、电解室、透气孔和防尘保护罩，所述主体外壳内部安装有电解室，所述电解室内部灌装有电解液，所述电解室内部上方设置有工作电极，所述电解室内部下方一侧设置有对电极，所述电解室内部下方另一侧设置有参比电极，且透气膜上方安装有过滤器，所述主体外壳表面上方设置有透气孔，所述透气孔内部设置有固定塞。

3、恒电位电解式电化学氧气传感器的工作原理通常表述为：工作电极置于给定的偏置电压(恒电位)下，氧气在工作电极被电解发生还原反应，水在对电极被电解发生氧化反应，可以通过测量上述电解电流的大小来判断氧气的浓度，具体反应方程式如下：

4、工作电极：o2+4h++4e-→2h2o；

5、对电极：2h2o→o2+4h++4e-；

6、由反应原理可以预知，传感器使用过程中，对电极生成的氧气、在某些条件下如电解液失水时，电解液系统中的溶解氧扩散至工作电极时将严重干扰传感器的测量精度、输出信号和基线的稳定性。

技术实现思路

1、针对电解式电化学氧气传感器对电极生成的氧气干扰传感器测量精度的技术问题，本实用新型提出一种电解式电化学氧气传感器，利用气体传输通道排出对电极生成的氧气，避免对工作电极的干扰。

2、为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种电解式电化学氧气传感器，包括外壳，外壳内具有空腔；上壳，上壳盖设在外壳的上方，上壳与外壳之间设有透气密封圈，将空腔密封；空腔内设有芯体，芯体由上至下依次包括工作电极、气体阻隔膜、参比电极和对电极，工作电极与对电极之间灌装有电解液；工作电极位于靠近上壳的一侧，上壳中设有进气口，外部气体通过进气口与工作电极接触；外壳内壁与芯体之间具有气体传输通道，对电极产生的气体通过气体传输通道和透气密封圈扩散至外部；工作电极、参比电极和对电极分别通过引线与外壳底部的三个引线插针连接。

4、所述工作电极上方设有过滤器，过滤器覆盖整个工作电极，从进气口进去的气体经过滤器过滤后与工作电极接触。

5、所述透气密封圈与芯体之间设有密封垫片，密封垫片中心开口，过滤器设于开口处。

6、所述透气密封圈分别与密封垫片和上壳抵接进行密封。

7、所述密封垫片与外壳内壁之间具有间隙，使气体传输通道通过间隙连通至透气密封圈。

8、所述密封垫片下方与气体阻隔膜抵接，将工作电极密封在密封垫片的开口处。

9、所述透气密封圈中分布有连续的孔洞，使气体能够通过透气密封圈。透气密封圈中的孔洞为微米结构，能够实现透气疏水的功能。

10、所述透气密封圈的材料为橡胶，例如为橡胶密封圈。

11、所述参比电极和对电极之间设有电解质离子传导件，参比电极和对电极不直接接触，同时，电解质离子传导件还有利于电解质的传输。

12、所述外壳底部设有电解质储存槽，电解质储存槽位于对电极远离工作电极的一侧，电解质储存槽中储存有电解液。

13、本实用新型的有益效果：本实用新型中对电极位置生成的氧气沿着对电极横向方向扩散至外壳壁，顺着外壳壁向上扩散至上壳位置，再横向沿着上壳位置扩散至进气口处，从进气口位置扩散至外部。此路径设计避免了扩散过程中到达工作电极，使产品输出信号的稳定。

14、本实用新型有效解决了某些条件下如电解液失水时，电解液系统中的溶解氧向工作电极扩散；并进一步避免对电极生成的氧气通过电解质内部扩散至工作电极，因此在工作电极和对电极之间，更准确的在工作电极和参比电极之间，设计氧气扩散势垒层(气体阻隔膜)，该势垒层选用强亲水处理后的质子膜，具有优良的质子传输效率，并保持充分的溶胀体积形成稳定的氧气扩散势垒。

技术特征：

1.一种电解式电化学氧气传感器，其特征在于，包括外壳(1)，外壳(1)内具有空腔；上壳(9)，上壳(9)盖设在外壳(1)的上方，上壳(9)与外壳(1)之间设有透气密封圈(13)，将空腔密封；空腔内设有芯体，芯体由上至下依次包括工作电极(7)、气体阻隔膜(6)、参比电极(5)和对电极(3)，工作电极(7)与对电极(3)之间灌装有电解液；工作电极(7)位于靠近上壳(9)的一侧，上壳(9)中设有进气口(10)，外部气体通过进气口(10)与工作电极(7)接触；外壳(1)内壁与芯体之间具有气体传输通道(11)，对电极(3)产生的气体通过气体传输通道(11)和透气密封圈(13)扩散至外部；工作电极(7)、参比电极(5)和对电极(3)分别通过引线与外壳(1)底部的三个引线插针(14)连接。

2.根据权利要求1所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述工作电极(7)上方设有过滤器(8)，过滤器(8)覆盖整个工作电极(7)，从进气口(10)进入的气体经过滤器(8)过滤后与工作电极(7)接触。

3.根据权利要求2所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述透气密封圈(13)与芯体之间设有密封垫片(12)，密封垫片(12)中心开口，过滤器(8)设于开口处。

4.根据权利要求3所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述透气密封圈(13)分别与密封垫片(12)和上壳(9)抵接进行密封。

5.根据权利要求4所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述密封垫片(12)与外壳(1)内壁之间具有间隙，使气体传输通道(11)通过间隙连通至透气密封圈(13)。

6.根据权利要求5所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述密封垫片(12)下方与气体阻隔膜(6)抵接，将工作电极(7)密封在密封垫片(12)的开口处。

7.根据权利要求6所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述透气密封圈(13)中分布有连续的孔洞，使气体能够通过透气密封圈(13)。

8.根据权利要求7所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述透气密封圈(13)的材料为橡胶。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述参比电极(5)和对电极(3)之间设有电解质离子传导件(4)，参比电极(5)和对电极(3)不直接接触。

10.根据权利要求9所述的电解式电化学氧气传感器，其特征在于，所述外壳(1)底部设有电解质储存槽(2)，电解质储存槽(2)位于对电极(3)远离工作电极(7)的一侧，电解质储存槽(2)中储存有电解液。

技术总结
本技术提出了一种电解式电化学氧气传感器，涉及电化学气体传感器的技术领域，用以解决电解式电化学氧气传感器中对电极生成的氧气干扰传感器测量精度的技术问题。本技术电化学氧气传感器包括外壳，外壳内具有空腔；上壳，上壳盖设在外壳的上方，上壳与外壳之间设有透气密封圈；空腔内设有芯体，芯体由上至下依次包括工作电极、气体阻隔膜、参比电极和对电极，工作电极与对电极之间灌装有电解液；工作电极位于靠近上壳的一侧，上壳中设有进气口，外部气体通过进气口与工作电极接触；外壳内壁与芯体之间具有气体传输通道。本技术利用气体传输通道排出对电极生成的氧气，避免对工作电极的干扰。

技术研发人员：古瑞琴,韩静,张小水,刘红霞,杨洋,雷同贵
受保护的技术使用者：郑州炜盛电子科技有限公司
技术研发日：20231219
技术公布日：2024/7/25