一种氨气传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器，更具体地说，涉及一种氨气传感器。


背景技术：

2.氨气是一种常见的工业原料，另外养殖场、厕所等场所由于粪便中的尿素被微生物分解也会产生氨气。工业场所的氨气特点是浓度高，气体种类单一，只有泄漏才会出现，正常的监测是泄漏发生的；养殖场、厕所等场所的氨气特点是气体一直存在，浓度极低，以厕所为例，国标规定厕所中氨气的浓度要小于0.3mg/m3。
3.氨气主要经呼吸道吸入中毒。氨对人体的毒性与环境中氨的浓度及接触时间有关。低浓度氨对黏膜有刺激作用，高浓度氨可造成组织蛋白变性、脂肪组织皂化等组织溶解性坏死(即皂化作用)，引起皮肤及上呼吸道黏膜化学性炎症及烧伤、肺充血、肺水肿及出血；经呼吸道吸入肺泡的氨，大部分吸收入血，使血氨浓度增高，造成中枢神经系统损害，先兴奋后麻痹；氨还可引起肝脂肪变性、肾脏间质性炎症及心肌损害，影响生物体正常功能。所以无论是高浓度还是低浓度氨气都需要精准检测，为健康保驾护航。
4.氨气由于分子的特殊性在常温下难于自然发生化学反应，目前检测氨气主要采用定电位电解式方法进行检测。这种原理的传感器在工作时需要外界施加激发电压以实现检测，由于激发电压的引入使得传感器的本底噪声特别大，不适合低浓度的检测，另外由于传感器工作在激发态，传感器的寿命一般比较短。目前市售氨气传感器都是基于上述定电位电解式原理进行检测，传感器的分辨率最优的在2ppm，检测误差至少在6ppm；传感器的寿命在2年以下，传感器衰减率在2％每个月。这样的传感器应用于工业领域的监测没有问题，因为工业上有要求每6个月定期标定，另外工业上气体浓度较高，传感器的分辨率可以满足需求。但是在养殖场以及厕所这样极低浓度的环境中，上述传感器显然无法满足需求。并且传感器中的电解质容易外漏导致传感器内的电解质不足，从而使传感器的检测不精确或是出现故障，更换传感器又会导致成本的提高，且不利于环保。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决现有技术处理的缺陷和不足，提供一种氨气传感器。
6.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种氨气传感器，包括分层式壳体，所述分层式壳体内设置有储液槽，所述储液槽内设置有电池体、电解质以及用于存储电解质的存储棉，所述电池体设置于所述电解质、存储棉的上方，所述分层式壳体的上方设置有回流口，所述分层式壳体内设置有回流通道，所述回流通道的一端与所述储液槽连通，所述回流通道的另一端与所述回流口连通。
7.所述分层式壳体包括依次叠放连接的第一壳体、第二壳体、第三壳体，所述第一壳体中间设置有第一通孔，所述回流口设置于所述第一壳体上，所述第二壳体中间设置有第二通孔，所述回流通道设置于所述第二壳体内，所述第三壳体中间设置有储液池，所述第一通孔、第二通孔、储液池连接形成所述储液槽。
8.所述第一壳体上设置有防水透气膜。
9.所述电池体包括半固体电解质层、阳极电极、阴极电极，所述阳极电极、阴极电极分别设置于所述半固体电解质层的两侧，所述阳极电极上设置有阳极导电柱，所述阴极电极上设置有阴极导电柱。
10.所述分层式壳体上设置有外导电柱，所述阳极导电柱、阴极导电柱分别与所述外导电柱连接。
11.所述半固体电解质层包括用于吸收、存储电解质的多孔载体层，所述多孔载体层为多孔陶瓷板、多孔聚四氟乙烯板、多孔e
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ptfe板、多孔棉中的一种。
12.所述阳极电极、阴极电极上均设置有催化剂层。
13.所述分层式壳体的材料为abs、pc、pe中的一种。
14.本实用新型的有益效果：
15.本实用新型提供了一种氨气传感器，通过在分层式壳体上的回流口、回流通道可以防止传感器内的电解质外渗，并且本实用新型可以准确可靠地实时在线检测环境中的氨气气体含量，具有检测精度高，抗干扰，长寿命，适合于极低浓度检测等突出优点。
附图说明
16.图1为本实用新型一种氨气传感器的分解图；
17.图2为本实用新型一种氨气传感器的电池体的分解图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，本具体实施的方向以图1 方向为标准。
19.如图1所示，一种氨气传感器，包括分层式壳体1，分层式壳体1内设置有储液槽2，储液槽2内设置有电池体3、电解质以及用于存储电解质的存储棉，电池体3设置于电解质、存储棉的上方，分层式壳体1的上方设置有回流口4，分层式壳体1内设置有回流通道5，回流通道5的一端与储液槽2连通，回流通道5的另一端与回流口4连通。该传感器采用燃料电池原理进行检测，由于氨气属于碱性气体，反应生成的是氢氧根离子，所以电解质需要是具有氢氧根传导能力的电解质，常见气体传感器中所使用的酸性电解质和固体电解质都无法实现氢氧根离子的传导。本实用新型中电解质采用具有氢氧根离子传导能力的离子液体。电解质可以是带有硼酸根，磺酸根，碳酸根等的离子液体。
20.分层式壳体1包括依次叠放连接的第一壳体11、第二壳体12、第三壳体13，第一壳体11中间设置有第一通孔21，回流口4设置于第一壳体11上，第二壳体12中间设置有第二通孔22，回流通道5设置于第二壳体12内，第三壳体13 中间设置有储液池23，第一通孔21、第二通孔22、储液池23连接形成储液槽 2。
21.第一壳体11、第二壳体12、第三壳体13之间可以通过电子胶粘结、热熔等方式结合在一起。当环境温度升高导致电解液体积膨胀外溢出存储棉时，外溢的电解质可以从回流口4进入回流通道5进而回到储液槽2。回流通道5也可以设置在第二壳体12、第三壳体13内，只需实现导通回流口4以及储液槽2即可。分层式壳体1至少可以设置为两层，第一壳体11上设置第一通孔21，第二壳体12上设置储液池23，储液池23与第一通孔21连通已形成储液槽
2，回流口4设置于第一壳体11上，回流通道5可以设置在第二壳体12内。
22.第一壳体11上设置有防水透气膜6。防水透气膜6是由聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯
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六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯
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全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯
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四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶或氟化硅橡胶制成的气体扩散膜，其具有优异的防水性能，可以让气体分子自由进出传感器的外壳11而水及灰尘等无法通过。
23.如图2所示，电池体3包括半固体电解质层31、阳极电极32、阴极电极33，阳极电极32、阴极电极33分别设置于半固体电解质层31的两侧，阳极电极32 上设置有阳极导电柱34，阴极电极33上设置有阴极导电柱35。
24.阳极电极32与阴极电极33分别与阳极导电柱34、阴极导电柱35相通。
25.分层式壳体1上设置有外导电柱7，阳极导电柱34、阴极导电柱35分别与外导电柱7连接。
26.半固体电解质层31包括用于吸收、存储电解质的多孔载体层和电解质，多孔载体层为多孔陶瓷板、多孔聚四氟乙烯板、多孔e
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ptfe板、多孔棉中的一种。
27.阳极电极32、阴极电极33上均设置有催化剂层。催化剂层是由金、铑、铂、钌、钯、铱或银等金属或其金属混合物制成的，也可以是担载于导电碳颗粒上的金属或金属混合物，即金属或金属混合物担载于导电碳颗粒上，其中的导电碳颗粒可以是碳黑、碳纳米管或活性碳中的一种或几种的组合，优选采用担载于导电碳颗粒上的金属或金属混合物。
28.分层式壳体1的材料为abs、pc、pe中的一种。
29.分层式壳体1的作用包括：一、对内部电池体3提供结构上的支撑保护作用；二、构建氨气及氧气发生化学反应的阳极及阴极气室(图中未标示)；三、为外导电柱7提供连接位；四、为防水透气膜6提供安装位；五，提供电解质的储液槽2；六，为电解质提供回流口4和回流通道5。
30.本实用新型的结构具有以下几个显著特点：一是设计有储液槽2、回流口4、回流通道5解决电解液膨胀外溢的问题；二是采用与阴阳极电极相同材料制备阴阳极导电柱，与分层式壳体1上的外导电柱7相连接进行电子传导，避免使用现有技术中的铂丝等导线丝连接的方式，安全可靠，接触面积大，成本低，操作简便。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。