專利名稱:能分辨低碳原子數(shù)的醇醛分子的電池型傳感器的制作方法
本發(fā)明屬于電化學(xué)反應(yīng)裝置。
儀器儀表自動化和小型化的發(fā)展趨勢，對多種類型傳感器的要求越來越高。電池型傳感器由于具有反應(yīng)速度快、能直接輸出電訊號等優(yōu)點正日益受到人們關(guān)注。英國已有商品SD-2型乙醇燃料電池用來測定飲酒者呼吸氣體中酒精含量，國內(nèi)近年也有酒敏器出現(xiàn)，但都有檢測靈敏度較低及對汽油敏感等缺點。這類乙醇探測器的核心是對乙醇敏感的氣體擴散電極，其制備方法未見報導(dǎo)。對于屬于半導(dǎo)體傳感器類的不能分辨低碳原子數(shù)分子和高碳原子數(shù)分子的氣體傳感器，雖研究成功也不便于推廣使用。
本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)別于上述已有的傳感器，其特征是能靈敏準確地分辨低碳原子數(shù)的醇醛分子。當被測氣體中含有乙醇、汽油和二氧化碳時，該傳感器只對乙醇敏感而對另外二種氣體不敏感。利用傳感器的這種特性用于公路交通管理部門作為檢測司機酒后開車的飲酒檢測器;當環(huán)境中除了乙醇和汽油外，還存在如硫化氫、氨氣、一氧化碳等污染氣體時，利用傳感器對乙醇氣體敏感而對碳原子數(shù)大于4的可燃性氣體和有毒氣體敏感性差這一特性，可用于汽車駕駛室自動點火開關(guān)裝置。
本發(fā)明所述電池型氣體傳感器的結(jié)構(gòu)如附圖所示。圖中1-電池活性氣體入口;2-氣體出口;3-陽極催化層;4-陽極電訊號引出線;5-陰極電訊號引出線;6-隔膜;7-陰極催化層;A-陽極室;B-陰極室。
該傳感器的工作原理是當被測氣體進入陽極室(A)時，由于電催化劑的作用，使活性氣體和空氣中的氧分別在隔膜(6)兩邊的陽極催化層(3)和陰極催化層(7)上進行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)同時輸出電訊號供分析檢測，輸出電訊號的數(shù)值正比于被測氣體中活性氣體的含量。
本發(fā)明的要點是采用特殊方法處理的含有鉑金和黃金混合催化劑的氣體反應(yīng)電極，這種電極是經(jīng)過下述步驟制備的選用化學(xué)純氯鉑酸和三氯化金作電極催化劑原料，按鉑∶金＝100∶1.8的比例配成5毫克/毫升水的含鉑溶液，將此溶液降至5℃左右，然后用等當量的硼氫化鉀添加還原，使鉑和金沉淀出來，再加入過量硼氫化鉀，使鉑充分沉淀。此溶液放置4小時后開始用蒸餾水洗滌氯離子，共洗15次，歷時7～10天。洗凈的鉑金和黃金黑在加熱條件下充分攪拌使其成糊狀，用排筆涂在ML-6型聚氯乙烯隔膜上，重復(fù)二次。吸去多余的水份后在0.4噸/平方厘米壓力下冷壓一次，把壓好的電極分別放入硫酸溶液中活化。電極從硫酸溶液中取出后，吸去隔膜中的硫酸，用熱蒸餾水洗三次，最后一次將蒸餾水加熱至沸騰，洗畢后將電極整平。電極片在干燥濾紙上，采用吸濾加60%磷酸，吸濾三次，最后一次待硫酸快要吸干但又沒有完全吸干的狀況下，將電極置于培養(yǎng)皿中放置三天。三天后視電極干濕狀態(tài)添加或者吸取磷酸。把經(jīng)上述步驟處理的電極置于正負極引線之間，壓緊蓋板后將引線和蓋板分別密封即組成電池型氣體傳感器。
發(fā)明人將所述傳感器用在JQ-1型飲酒檢測器上取得成功。實驗室和現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，該傳感器在靈敏度、測量精度、使用溫度范圍、溫度系數(shù)以及壽命衰退等指標具有領(lǐng)先地位。由于氣體電極經(jīng)特殊方法處理，使傳感器在含有混合氣體的檢測時，具有能分辨有機物分子大小的能力。該傳感器還有抗汽油干擾能力強，攜帶方便，操作簡單等優(yōu)點。汽車自動點火電子開關(guān)用傳感器正在試驗，發(fā)明人擬進一步開發(fā)使用。
發(fā)明人對傳感器的電化學(xué)活性作了比較試驗，發(fā)現(xiàn)在4個碳原子分子內(nèi)，其催化活性按下列基團排列醇＞醛＞烴＞酮、羧酸，并隨原子量增加而下降。因此，可將此傳感器用于易揮發(fā)可燃性氣體報警裝置，對較難揮發(fā)可燃性氣體則不發(fā)生電化學(xué)作用而無相應(yīng)的電訊號輸出。
權(quán)利要求
1.一種電池型氣體傳感器，其特征在于由能分辨低碳原子數(shù)的醇醛分子的氣體擴散電極構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求
1所述氣體擴散電極，其特征在于電極催化層含有鉑金和黃金混合物的催化劑。
3.如權(quán)利要求
1或2所述氣體擴散電極，其特征在于制備過程中采用硫酸溶液活化處理。
4.如權(quán)利要求
1所述電池型氣體傳感器，可用于司機酒后開車的飲酒檢測，也可用于汽車自動點火裝置或易揮發(fā)可燃性氣體報警裝置。
專利摘要
一種能分辨低碳原子數(shù)的醇醛分子的電池型氣體傳感器，該傳感器的電極催化層含有鉑金和黃金混合物催化劑，氣體電極采用硫酸活化處理。這種傳感器用于司機酒后開車的檢測具有靈敏度高、抗汽油干擾能力強、準確方便等優(yōu)點，克服了已有的同類傳感器靈敏度低和對汽油敏感等弊病。還可用于汽車自動點火或易揮發(fā)可燃性氣體報警裝置。
文檔編號H01M4/86GK85100224SQ85100224
公開日1986年2月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者汪振道, 李升憲 申請人:武漢大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan