De uitdagingen van de stikstofoxidesensor

Harde omgeving

Vanwege de hoge temperatuur van de verbrandingsomgeving kunnen alleen bepaalde soorten materiaal werken in situ. De meerderheid van NEEx De ontwikkelde sensoren zijn gemaakt van keramiek type metaaloxiden, waarvan de meest voorkomende zijn yttriumoxide-gestabiliseerd zirconia (YSZ), dat momenteel wordt gebruikt in de decennia oude zuurstof sensor. De YSZ is samengeperst tot een dichte keramiek en geleidt zuurstofionen (O^2-) bij de hoge temperaturen van een uitlaatpijp, zoals 400 °C en hoger. Om een ​​signaal van de sensor te krijgen, wordt een paar elektroden met hoge temperatuur, zoals edelmetalen (platina, goudof palladium) of andere metaaloxiden worden op het oppervlak geplaatst en een elektrisch signaal, zoals de verandering in spanning of stroom, wordt gemeten als een functie van NEEx concentratie.

Hoge gevoeligheid en duurzaamheid vereist

De NO-niveaus liggen rond de 100–2000 ppm (delen per miljoen) en nee₂ 20–200 ppm in een bereik van 1–10% O₂De sensor moet erg gevoelig zijn om deze niveaus te kunnen detecteren.

De belangrijkste uitdagingen bij de ontwikkeling van sensoren zijn selectiviteit, gevoeligheid, stabiliteit, reproduceerbaarheid, responstijd, detectielimiet en kosten. Bovendien kan de hoge gasstroomsnelheid de sensor afkoelen, wat het signaal verandert, of de elektroden na verloop van tijd delamineren en roet Deeltjes kunnen de materialen aantasten.

Een van de grootste uitdagingen voor dergelijke gassensoren is vochtigheid. Het relatieve effect op de signaalrespons is zeer subjectief voor het type sensor. Elektrochemische sensoren zijn meestal immuun voor het effect van vochtigheid, omdat watermoleculen helpen de elektrolytconcentratie te reguleren, maar langdurige blootstelling aan droog gas kan de oplosmiddelconcentratie van de elektrolyt verlagen. Er is een hoge mate van kruisgevoeligheid waargenomen bij gassensoren vanwege de gelijkenis in het elektronenuitwisselingsmechanisme tussen doelgassen en watermoleculen.