用于汽車催化劑的直接轉(zhuǎn)換的固態(tài)混合電位傳感器

（Solid state mixed-potential sensors as direct conversion sensors for automotive catalysts）

對于當(dāng)今的汽車尾氣后處理系統(tǒng)，相關(guān)規(guī)定要求報告任何與排放有關(guān)的設(shè)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(xué)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(jìn)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(dá)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(yàn)與理論偏差是由于鉑電極的高催化活性所導(dǎo)致的。氣體在達(dá)到三相界面之前會部分平衡，即丙烯被氧氣。這種機(jī)制在較低的溫度下受到抑制，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論吻合。

上述試驗(yàn)只檢驗(yàn)了丙烯轉(zhuǎn)化率，對于實(shí)際應(yīng)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。