钇铁共掺杂锆酸钙致密扩散层极限电流型氧传感器

采用固相反应法合成钇铁共掺杂锆酸钙(Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ(x=0.3,0.4,0.5))混合导体材料,以钇铁共掺杂锆酸钙为致密扩散障碍层,以YSZ为泵氧层,制备了极限电流氧传感器。结果表明:Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ的主晶相为菱方钙钛矿结构;随Fe掺杂量的增加,Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ材料的总电导率和离子电导率均增大;在800~950℃范围,氧传感器具有良好的极限电流,出现极限电流的温度随Fe掺杂量的增加而降低,极限电流(lg IL)与1 000/T呈线性关系:lg IL=3.215-2.101 3×(1 000/T),氧离子扩散激活能为0.417 eV。在750℃、1.0%(摩尔分数)≤x(O2)≤7.5%时,极限电流IL与氧含量x(O2)间的关系式为:IL=7.047 6+3.875 1×x(O2)。

具有LSM致密扩散障碍层的片式极限电流型氧传感器

采用了一种新的有效工艺,制备出了以8mol％Y2O3稳定的ZrO2为固体电解质基体材料,以La0.8Sr0.2MnO3混合导体材料为致密扩散障碍层的极限电流型氧传感器,避免了YSZ和LSM两种材料在烧结时收缩率不匹配的问题,且能够很好给出全范围空燃比的极限电流.该传感器与以往的极限电流型传感器相比具有结构简单,响应更快,工作稳定,成本低廉等优点,有很好的应用前景.

共压共烧法制备La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ)致密扩散障碍层极限电流型氧传感器

采用固相合成法制备了La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ)(LSGMF)混合导体和La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)固体电解质,利用XRD、TGA、范德堡直流四探针法和热膨胀仪等对试样进行了分析。以LSGMF为致密扩散障碍层,以LSGM为氧泵层,采用共压共烧结法制备了极限电流型氧传感器,利用SEM和EDS对LSGMF/LSGM陶瓷体横截面的微观形貌和成分进行了分析。结果表明:LSGMF具有菱方钙钛矿结构(R-3c空间群),它在650℃失重速率最快,其电导率随温度的升高而增大;300~1000℃范围,LSGM与LSGMF的热膨胀系数分别为12.51×10^(–6)/℃和12.80×10^(–6)/℃。650~850℃范围,氧传感器具有良好的极限电流平台,lg I_L(极限电流I_L)与1000/T呈线性关系,LSGMF中氧离子的扩散激活能为0.4008 e V。800℃、0.3mol%<x(O_2)<21.0mol%时,极限电流IL与氧含量x(O_2)间的关系为:I_L(m A)=10.285x(O_2)(mol%),R=0.9982。LSGMF和LSGM结合牢固,未产生裂纹,EDS分析基本符合各化合物的化学计量比。

用LSCo作扩散障碍层的极限电流型氧传感器

采用简单工艺,制备出以8％Y2O3(摩尔分数)稳定的ZrO2为固体电解质,La0.8Sr0.2CoO3混合导体材料为扩散障碍层的极限电流型氧传感器.该传感器能够很好地给出全范围空燃比的极限电流平台,与小孔或多孔极限电流型传感器相比,具有结构简单、响应快、工作可靠、成本低廉等优点.

双层电解质极限电流型氧传感器的制备及其性能

以LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_3-δ(LNF)为致密扩散层材料,以8YSZ(8mol%Y2O_3+Zr O_2)和Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95)(GDC)为固体电解质材料,采用共压-共烧法制备了双层电解质型致密扩散障极限电流氧传感器,研究了氧含量和温度对氧传感器氧敏性能的影响。实验结果表明:氧传感器在800~820℃温度范围,氧含量在0.3%~1.2%气氛下,显示出良好的极限电流平台,氧传感器的响应时间和恢复时间分别约为35 s和45 s。极限电流与氧浓度φ(O_2)之间存在较好的线性关系,并且氧传感器log(IL·T)-1/T曲线线性相关。

Sr_(0.9)Y_(0.1)CoO_(3--δ)致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的制备及性能

采用固相合成法制备SrO.9Y0.1CoO3-δ（sYcO）混合导体和Lao.8sr0．2Ga0.83Mgo.1702．815（LSOM）固体电解质，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、热重分析仪、热膨胀仪和碘滴定法对SYCO性能进行了表征。以SYCO为致密扩散障碍层，LSGM为氧泵层，采用瓷片复合法制备出致密扩散障碍层极限电流型氧传感器，研究了温度和氧含量对传感器性能的影响。结果表明：SYCO晶体为立方相Pm3m空间群结构；SYCO致密扩散障碍层致密且气孔较少，各元素的摩尔比基本符合SYCO的化学计量比；350～1000℃条件下，SYCO的线膨胀系数为25×10-6／℃；SYCO的非化学计量数δ为-0．143。中低温条件下（600-800℃），氧传感器具有良好的极限电流平台，在700℃（氧含量为0．91％～3．95％）和750℃（氧含量为0．98％～4．00％）条件下，提出了极限电流h与氧含量关系曲线。

极限电流型氧传感器研究进展

极限电流型氧传感器,无参考气体,氧浓度范围广。由于极限电流型氧传感器需要在850℃以上的高温环境中工作,材料之间的热膨胀系数不匹配。本文综述了极限电流型氧传感器的电解质材料和致密障碍层材料,对极限电流型氧传感的发展趋势和需要解决的问题提出了建议。

基于LSCF/SDC-BZCYYb极限电流氧传感器的研究

采用甘氨酸—硝酸盐法制备La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)混合导体致密扩散障碍层材料。采用溶胶凝胶-低温燃烧法制备Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)固体电解质材料和电子阻碍材料Ba Zr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ(BZCYYb)。用Pt浆粘合LSCF陶瓷与SDC-BZCYYb陶瓷,来制备致密扩散障碍层极限电流型氧传感器,对该氧传感器进行氧敏性能测试。测试结果表明:以LSCF做为致密扩散障碍层、SDC做为固体电解质的致密扩散障碍层极限电流型氧传感器在引入电子阻碍材料BZCYYb后,在700℃温度下,氧体积分数为0~21%范围内,均获得良好的极限电流平台,极限电流最大值达25 m A,出现极限电流平台的电压为0.5 V^1.7 V,极限电流与氧体积分数呈良好的线性关系,响应时间约5 s^10 s;测量误差约为±1%。研究结果为该传感器的实际应用提供了理论与实验依据。

LaBMnO_3-ZrO_2复合极限电流型氧传感器的制备与性能

采用高温固相反应法制备了电导率为10-1S/cm数量级的LaBMnO3(B=Ca,Sr,Ba)致密扩散障混合导体陶瓷。用化学共沉淀法制备了高温电导率为10-2S/cm数量级的氧化钇稳定氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)固体电解质陶瓷。用瓷片复合工艺将致密扩散障陶瓷与YSZ陶瓷复合,制备出了致密扩散障极限电流型氧传感器。对该传感器进行氧敏性能测试,结果表明:以LaBMnO3为致密扩散障碍层、YSZ为固体电解质的极限电流型氧传感器,在体积分数为0～21%氧含量范围内,均能获得较好的极限电流平台,电流最大值达到12mA;出现极限电流平台的电压区间为0.6～1V;氧含量与极限电流呈指数对应关系,反应时间约10s。此传感器制备工艺简单、过程可控,为该传感器的理论与应用研究打下了基础。

基于多掺杂的CeO_(2)和La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)极限电流型氧传感器的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Ce_(0.8)Sm_(0.1)Nd_(0.05)Ca_(0.05)O_(2-δ)(CSNC)和La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)(LSFN)粉体。利用X射线衍射仪、电化学工作站、数字源表等设备分别对试样的晶体结构和性能进行测试。采用陶瓷片复合法制备致密扩散障极限电流氧传感器,并对其氧敏性能进行测试。结果表明:CSNC呈立方萤石结构,LSFN为六方钙钛矿结构。LSFN在700℃时,电导率达到最大为359.40 S·cm^(-1)。氧传感器在600~800℃范围内,氧含量为2%~20%时,显示出良好的极限电流平台。在同一温度下,随着氧浓度的增加,出现极限电流平台的电压逐渐增大,极限电流逐渐升高,极限电流IL与氧浓度x(O_(2))之间存在较好的线性关系;在同一氧浓度下,随温度的升高,出现极限电流平台的电压逐渐降低,极限电流逐渐增大,lg IL与1000/T呈线性关系。