1994 电化学氧化锆氧传感器的多孔铂电极(连载一)
汽车用氧传感器
汽车用氧传感器摘要：随着人们对汽车的需求越来越大，汽车已逐渐成为人们生活的必需品。
而随之带来的污染、能源短缺等问题也就越来越严重。
因此，对于汽车排放出来的有害气体的净化处理越来越受到重视。
车用传感器地迅速发展在汽车尾气排放的控制，节省燃料和进化空气方面起到了重要作用。
本文简述了氧传感器的功能、构造、工作原理及其类型,指出我国加速发展汽车用氧传感器的必要性。
关键词：汽车尾气排放净化氧气传感器引言：氧传感器用于检测废气中剩余氧气的含量,并将此量值以电信号的形式传给电控单元, 电控单元根据这个信号修正喷油量的多少, 形成发动机在该工况下所需浓度的混合气, 使三元催化反应器(在理论空燃比时)发挥最佳的净化效果, 且使发动机实现了闭环控制状态。
汽车尾气中不仅含有未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳, 而且含有致癌物质氮氧化物。
现在, 汽车造成的污染问题已引起了全世界的关注, 工业发达国家制订了愈来愈严格的尾气排放标准。
目前, 汽车用氧传感器主要包括浓差电池型ZrO2传感器、极限型ZrO2传感器、半导体型TiO2传感器。
近年来,氧传感器在汽车上的应用日益广泛,汽车用氧传感器的发展十分迅猛。
1977年汽车用固体电解质型氧传感器还不足20万只, 但到1980年已超过百万只,1984年达到40万只,迄今每年有数千万只用于汽车工业。
氧传感器在钢铁工业等领域也获得大量应用,其产量已占整个气体传感器的39% ,居于首位。
1.氧传感器的构造及工作原理常用的氧传感器有氧化锆传感器与氧化钛传感器。
氧化钛传感器是用二氧化钛(TiO2)作为敏感元件,由于高纯度二氧化钛是一种在常温具有高电阻的半导体,若氧气不足,氧化钛的晶格就出现缺陷,导致电阻值减少。
实际使用中接一个电阻器与二氧化钛构成分压电路,降低蓄电池电压。
对应混合气浓稀变化,二氧化钛的阻值低高变化,相应地钛氧传感器向电控单元提供一个高低变化的电压。
氧化锆( ZrO2) 是一种具有氧离子传导性的固体电解质, 并有部分氧化钇起稳定作用。
氧化锆原理——精选推荐
氧化锆氧传感器原理及应用摘要：氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
关键词：氧化锆氧传感器，氧传感器，测氧原理，传感器一、序言人们早就知道，某些固体氧化物、卤化物、硫化物等具有离子导电性能，其中最著名的是1989年Nernst发现的稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
在此后的一段时期内，尽管人们对这种具有离子导电性能的物质——固体电解质进行了种种研究，但始终进展不大。
直到1957年，K.kiukkala和C.Wagner首次用固体电解质组装原电池并从理论上阐明其原理以后，这方面的研究和应用才得以迅速发展。
在所有固体电解质，氧化锆是目前研究和开发应用得最普遍的一种。
它不仅用来作高温化学平衡，热力学和动力学研究，而且已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。
氧探头这种以氧化锆固体电解质为敏感元件，用以测定氧浓度的装置就是一个典型的例子。
1961年，J.Weissbart和R.Ruka研制成功的第一个氧化锆浓差电池测氧仪。
七十年代初出现商业用氧化锆氧探头以后，引起科学界和工业界的普遍重视，特别是西德、日本、美国等国都进行了深入的研究和产品开发工作。
到七十年代中期，氧探头的理论和实践已趋成熟，开发出了多种结构形式的氧探头。
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1-0.2秒)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧传感器测氧原理氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
下面介绍氧化锆陶瓷是如何来完成测氧功能的。
氧化锆氧量分析仪
ｎ
在火 力发 电厂 中， 有 效 而及 时 地控 制 燃 料 的完 全
燃烧 ， 提 高锅 炉 的燃 烧效 率 ， 减 少锅 炉排泄 烟气所 造成
的空气污 染 已成 为亟待解 决 的问题 。分析燃 烧 系统成 分， 对 于 保证 热力 生产 过 程 的 安全 性 和 经济 性 有 着重 要 的意义 。本 文将 对氧 化锆 氧含量 分析仪 的测 量过程 做一 简单 介 绍 。
电势 ， 该 电 势直接 反 映出被 测气体 中的氧含量 值 ， 从 而 可 以判 断 出燃料 是 否得 到 充分 利 用 ， 被 测 气 体是 否 对
大气造 成污 染 。 氧传 感 器 的关 键 部 件 是 氧化 锆 ， 氧 化 锆材 料 是 一 种 氧化锆 固体 电解 质 （ 它是 在纯 氧化锆 中掺入 杂质 ， 在 高 温下烧 结 成 的稳 定 氧化 锆 ） 。氧化 锆 固体 电解 质 材 料 的内外 两侧用 烧 结 的方 法 涂 有 多孔 铂 电极 ， 在 一 定 高温下 ， 当氧化 锆的 锆管两 边气 体氧 含量不 同时 ， 氧化
Ｏ２ ＋ ４ ｅ 一一 ２ Ｏ卜 ， ２ ０ 一— ＋ Ｏ２ ＋ ４ ｅ 一。
器 的 主要作 用是 过滤 烟气 中的灰尘 ， 防止 污染 电极 ； 加
热器 由加热 丝 、 炉管 、 保 护 套 管 等组 成 ； 热 电偶 用 来 检
测 电极 元件 部分 的 温度 ， 与加 热 器 温 控 电路 配 合 实 现
１ 氧化 锆 氧含量 分析 仪工 作原理
鲁。
其中： Ｒ 为气 体常数 ； Ｆ为法拉 第常 数 ； Ｔ为绝 对 温度 ， Ｋ； Ｐ 。 为 参 比气 体 的氧 含 量 （ 空 气 中氧 的 体积 分 数 为
氧传感器的实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，加深对氧传感器工作原理、结构特点及检测方法的理解，掌握氧传感器的安装、调试和维护技能，提高分析问题和解决实际问题的能力。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XX大学XX学院实验室四、实训内容1. 氧传感器的工作原理及结构特点2. 氧传感器的安装与调试3. 氧传感器的检测与维护4. 实际案例分析五、实训过程1. 氧传感器的工作原理及结构特点（1）氧传感器工作原理氧传感器是一种检测气体中氧含量的传感器，主要由敏感元件、参考电极和参比电极组成。
其工作原理是利用氧气的电化学性质，通过测量氧气浓度变化，产生相应的电压信号。
（2）氧传感器结构特点氧传感器结构紧凑，体积小，响应速度快，测量精度高。
其主要特点如下：- 敏感元件：采用氧化锆（ZrO2）作为敏感元件，具有优异的氧敏特性。
- 参考电极：采用贵金属铂（Pt）作为参考电极，具有稳定的化学性质。
- 参比电极：采用银/氯化银（Ag/AgCl）作为参比电极，用于提供稳定的参比电位。
2. 氧传感器的安装与调试（1）安装根据车辆型号和氧传感器类型，选择合适的安装位置。
一般安装在排气管附近，便于检测排气中的氧含量。
安装时，注意氧传感器与排气管的连接紧密，避免漏气。
（2）调试调试主要包括以下步骤：- 将氧传感器连接到测试仪器上，检查仪器工作正常。
- 打开点火开关，启动发动机，进入自检程序。
- 检查氧传感器输出电压，确保在正常范围内。
- 若电压异常，调整氧传感器与发动机的连接线，重新测试，直至电压恢复正常。
3. 氧传感器的检测与维护（1）检测检测主要包括以下内容：- 检查氧传感器外观，确保无损坏。
- 测量氧传感器输出电压，判断其是否在正常范围内。
- 检查氧传感器连接线，确保无松动、氧化等现象。
（2）维护维护主要包括以下内容：- 定期检查氧传感器，发现异常及时更换。
- 保持氧传感器表面清洁，避免灰尘、油污等杂质附着。
YSZ粉末对多孔铂电极活性的影响
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摘要： 多孔铂 电极 的活性对氧传感 器的使 用性 能起 着决定作 用 ， 通过 电化 学循环伏 安测试 （ ｖ） ｃ 和扫描 电镜 分析 ， 研 究了 ｖ ｚ 氧化钇 稳定的氧化锆 ） ｓ（ 粉末对铂浆法制得的 多孔铂 电极活性 的影响 ， 中 ， 其 以循 环伏安测 试 中的电流 密度 来表 征 多孔铂 电极的活性 。结果表 明 ： 随着铂浆 中 Ｙ Ｚ粉末 的含 量升高 ， Ｓ 所制得 的 多孔 铂 电极 孔隙率和 电化 学反 应 活性 明显
Ｅ ｅｔ Ｓ （ ｔｉ— ａｉｚｄｚｃｎａ ｏ ｄｒ ｉｔｅａｔ ｉ ｏｏｓｐａ ｎｍ ｌ ｔ ｄ ａ ｈｒｃ ｒ ｅ ｙｃｃｃｖｈ ｍ－ ｆ ｃ ｏ Ｙ Ｚ Ｙｔａｓ ｂ ｉ ｉ ｏｉ）ｐｗ ｅ ｌｈ ｃ ｖｙｏ ｐ ｒｕ ｌｔ ｕ ｅ ｃｒ ｅｗ ｓｃａａｔ ｉ ｄｂ ｙｌ ｏａ ｆ ｒ ｔ ｌｅ ｒ Ｏ ｉｔ ｆ ｉ ｅ ｏ ｅｚ ｉ
氧化锆氧量分析仪的工作原理
氧化错氧量分析仪的工作原理氧化锆氧量分析仪的工作原理自然界的氧化锆（ZrO2）矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。
锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、棕黄、黄绿等，比重 4.6-4.7，硬度7.5，具有强烈的金属光泽。
纯的氧化锆是一种高级耐火原料，其熔融温度约为2900 C。
纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现灰色或淡黄色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。
纯氧化锆的分子量为123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715 C。
氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。
常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100 C左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。
由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了纯氧化锆在高温领域的应用。
但是添加稳定剂以后，四方相可以在常温下稳定，因此在加热以后不会发生体积的突变，大大拓展了氧化锆的应用范围。
由于氧化锆材料具有高硬度，高强度，高韧性, 极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等等优良的物化性能，氧化锆已经在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、航空航天、生物、化学等等各种领域获得广泛的应用。
1989年能斯特（Nernst ）发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
从此氧化锆成为研究和开发应用最普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。
由于氧探头与现有测氧仪表（如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等）相比，具有结构简单，响应时间短（0.1s〜0.2s），测量范围宽（从ppm到百分含量），使用温度高（600 C〜1200 °C ），运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
来自海洋兴业仪氧化锆氧探头的测氧原理氧化锆的导电机理：电解质溶液靠离子导电，具有离子导电性质的固体物质称为固体电解质。
氧化锆氧量分析仪讲义
氧化锆氧量分析仪讲义摘要：氧化锆作为一种耐火原料，以其熔融温度高达2900℃的独特的热稳定性，被广泛应用在工业测量设备——氧量分析仪的制造上。
氧化锆氧量分析仪又被称为氧化锆氧量计，通常用来测量燃烧过程中烟气的含氧浓度以及非燃烧气体氧浓度测量。
该分析仪氧传感器的关键部件由氧化锆制成，内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池，传感器内温度恒定的电化学电池产生一个毫伏电势，直接反应出烟气中含氧浓度值。
本文主要讲述氧化锆氧量分析仪的原理、应用及故障处理。
关键词：氧化锆氧量分析仪原理、应用、故障处理。
一、概述：1、参比概念：reference 为仪器仪表性能试验或保证测量结果能有效比对而规定的一组带有允差的影响量的值或范围。
2、原理：氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。
此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差（氧浓差）有关。
若一侧氧气含量已知（如空气中氧气含量为常数），则另一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含量。
设 P0>P1,在高温下（650~850℃）氧就会从分压大的P0侧向分压小的P1侧扩散，这种扩散，不是氧分子透过氧化锆从P0侧到P1侧，而是氧分子离解成氧离子后通过氧化锆的过程。
在750℃左右的高温中，在铂电极的催化作用下，在电池的P0侧发生还原反应，一个氧分子从铂电极取得4个电子，变成两个氧离子进入电解质，即O2(P0)+4e 2O^2-;P0侧的铂电极由于大量给出电子而带正电，成为氧浓差电池的正极或阳极。
反之，在电池P1侧发生的是氧化反应，氧离子在铂电极上释放电子并结合成氧分子析出。
氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷，一种具有离子导电性质的固体。
在常温下为单斜晶体，当温度升高到1150℃时，晶型转变为立方晶体，同时约有7%的体积收缩；当温度降低时，又变为单斜晶体。
氧化锆氧量分析仪
氧化锆氧量分析仪氧化锆氧量分析仪（ZirconiaOxygenAnalyzer），又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表，重要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。
在传感器内温度恒定的电化学电池产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。
将此分析仪应用于燃烧监视与掌控，将有助于充分燃烧，削减CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。
同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气氛掌控，精准明确掌控工艺生产过程；采纳两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
目录基本简介重要特点技术规格重要原理工作原理基本简介氧化锆氧量分析仪（ZirconiaOxygenAnalyzer），又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表，重要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。
在传感器内温度恒定的电化学电池产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。
将此分析仪应用于燃烧监视与掌控，将有助于充分燃烧，削减CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。
同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气氛掌控，精准明确掌控工艺生产过程；采纳两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
氧化锆氧量分析仪广泛应用于多种行业的燃烧监视与掌控过程，并且帮忙各行业领域取得了相当可观的节能效果。
应用领域包括能耗行业，如钢铁业、电子电力业、石油化工业、制陶业、造纸业、食品业、纺织品业，还包括各种燃烧设备，如焚烧炉、中小型锅炉等。
氧含量监测随着人们环保和节能意识的渐渐提高，浩繁大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂等，已将提高燃烧效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保护环境等作为提高产品质量和加强产品竞争本领的紧要途径。
钢铁行业的轧钢加热炉、电力行业的锅炉等燃烧装置和热工设备，是各行业的能源消耗大户。
因此，如何测量和提高燃烧装置的燃烧效率、确定燃烧点，是非常令人挂念的。