专利名称：三电池串联复式一氧化碳传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种一氧化碳传感器，尤其是指一种电池式电化学传感器。
背景技术：
当前，美国Kidy-Safty公司按美国Atwood公司所拥有的美国专利6200443B1、5650054与5573648，每年生产几百万个一氧化碳电化学传感器。美国专利的核心原理为一个燃料电池，采用常温催化剂，反应为——(1)参见附图1，其工作原理简述如下在混导层1产生的电子，从外线路跑到混导层2，在混导层1产生的质子从内部通过离子导电层，在混导层2的反应为——(2)总反应式为——(3)电子在电阻R上，产生电压降E1，E1正比于在混导层1的CO气体浓度，测定E1，即可知道混导层1处的CO气体浓度。
图1所示的传感器，一氧化碳分子在反应(1)进行时，会有一部分通过扩散穿过离子导电层，最终进入混导层2，进入混导层2的一氧化碳分子，会产生一个逆向的反应——(4)这反应和(3)完全相同，但在电阻R产生的电压降的极性E2与E1相反。所以会引起输出信号的下降，降低传感器的灵敏度和精度。进入混导层2的一氧化碳气体分子，还会在外层一氧化碳浓度降为0时(相当于E1消失)使传感器产生一个负信号。即E2+E1＝＝E2(负值)+0＜0——(5)这个负信号E2，要等全部在混导层2的一氧化碳分子，全部通过反应式(4)消耗掉，才会变为零值。所以图1所示的传感器在外界一氧化碳气体为零后，有一个输出信号从负值变为零值恢复过程。一般在几分钟到几小时。综合以上二点，图1所示的传感器输出信号小、灵敏度和精度低，恢复时间长，限制了它的使用范围。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种三电池串联复式一氧化碳传感器，它输出信号大、灵敏度和精度高，恢复时间短，且可以直接测定任何可以进行氧化还原反应的气体。
为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是一种三电池串联复式一氧化碳传感器，它具有一个电化学电池，该电化学电池两端为电子导电材料层，中间具有四个混合导电层即混合导电层一、混合导电层二、混合导电层三、混合导电层四和三个离子导电层即离子导电层一、离子导电层二、离子导电层三，四个混合导电层和三个离子导电层构成三个独立的电池，三个独立的电池串联一起。
每个独立的电池，有二个混合导电层和一个离子导电层组成。
第一电池和第二电池共用混合导电层二，第二电池和第三电池共用混合导电层三。
本实用新型的制造方法如下混合导电层一和混合导电层四预先分别制作于两块电子导电材料层上，混合导电层二和混合导电层三预先制作在一块质子导电材料的两面上，混合导电层一、二、三、四均采用同时具有离子导电和电子导电性能的混合导电材料，该块质子导电材料作为离子导电层三，然后用粘合剂将两块电子导电材料层与该块质子导电材料进行高温高压组装，粘合剂形成两层互相独立连续的薄膜，粘合剂在形成连续薄膜的过程中，同时形成离子导电能力，两层互相独立连续的薄膜构成离子导电层一和离子导电层三。
该传感器不仅测定一氧化碳，任何可以进行氧化还原反应的气体均可以用该传感器直接测定，如氢气、氨气等。其工作原理如下假定每个电池均有式(5)形式的输出E1+E2＝输出电压信号那么在Atwood传感器中，假设30％的CO气体进入混合导电层二区域，那么E2是E1的30％，如果在100ppm CO浓度时，E1＝1mv，E2＝0.3mv，则Atwood传感器的信号输出为0.7mv。
同样，当外部CO浓度为零时，Atwood传感器有输出信号为-0.3mv，相当于43ppmCO浓度信号。这时马上再测定CO，那么CO浓度要有44ppm传感器才会有输出大于0的信号。
该传感器30％的E2信号不由第一电池产生而由第二电池产生，但这个E2信号和E1信号同极性，所以输出信号不会降低。再假设在第二电池，仍有30％的气体没有反应而进入第三电池；再同理，又有30％的气体没有反应，在第三电池反应而进入混合导电层四，那么总的输出信号为E总＝E1+E2+E3+E4——(6)其中E1＝＝1mv＞oE2＝＝0.3×0.7＝＝0.21mv＞oE3＝＝0.3×0.3×0.7＝＝0.063mv＞0E4＝＝0.3×0.3×0.3＝＝-0.027mv＜0总输出电压是E总＝1mv+0.21mv+0.063mv-0.027mv＝＝1.246mv换句话说，100ppm CO气体浓度，对于该传感器其输出读数为1.246mv，比Atwood传感器(现有技术)输出信号大1.246/0.7＝1.8倍。
同样，当外部CO气体为0时，输出为负0.027mv，相当于0.027mv/1.246mv×100＝＝2ppm，即如果马上再连续测试，恢复时间为零，引起的误差是2ppm，相当于Atwood传感器在相同条件下的44ppm，这2ppm几乎可忽略不计。
因此说，本实用新型与现有技术相比，具有输出信号大、灵敏度和精度高、恢复时间短等优点。


图1是现有技术组织结构示意图。
图2是本实施例的组织结构示意图。
图3是图2所示的一种三电池串联复式一氧化碳传感器中第一电池组织结构示意图。
图4是图2所示的一种三电池串联复式一氧化碳传感器中第二电池组织结构示意图。
图4是图2所示的一种三电池串联复式一氧化碳传感器中第三电池组织结构示意图。
图中1、电导层1，2、混合电子导电层1，3、离子导电层，4、混合电子导电层2，6、电子导电材料层，7、混合导电层一，8、离子导电层一，9、混合导电层二，10、离子导电层二，11、混合导电层三，12、离子导电层三，13、混合导电层四。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型再作描述。
参见图1～图5，一种三电池串联复式一氧化碳传感器，它具有一个电化学电池，该电化学电池两端为电子导电材料层6、14，中间具有四个混合导电层即混合导电层一7、混合导电层二9、混合导电层三11、混合导电层四13和三个离子导电层即离子导电层一8、离子导电层二10、离子导电层三12，四个混合导电层和三个离子导电层构成三个独立的电池，三个独立的电池串联一起。
参见图2～图5，每个独立的电池由二个混合导电层和一个离子导电层组成，第一电池和第二电池共用混合导电层二9，第二电池和第三电池共用混合导电层三11。
权利要求1.一种三电池串联复式一氧化碳传感器，它具有一个电化学电池，其特征是该电化学电池两端为电子导电材料层(6、14)，中间具有四个混合导电层即混合导电层一(7)、混合导电层二(9)、混合导电层三(11)、混合导电层四(13)和三个离子导电层即离子导电层一(8)、离子导电层二(10)、离子导电层三(12)，四个混合导电层和三个离子导电层构成三个独立的电池，三个独立的电池串联一起。
2.根据权利要求1所述的一种三电池串联复式一氧化碳传感器，其特征是每个独立的电池由二个混合导电层和一个离子导电层组成。
3.根据权利要求1所述的一种三电池串联复式一氧化碳传感器，其特征是第一电池和第二电池共用混合导电层二(9)，第二电池和第三电池共用混合导电层三(11)。
专利摘要一种三电池串联复式一氧化碳传感器，它具有一个电化学电池，该电化学电池两端为电子导电材料层，中间具有四个混合导电层即混合导电层一、混合导电层二、混合导电层三、混合导电层四和三个离子导电层即离子导电层一、离子导电层二、离子导电层三，四个混合导电层和三个离子导电层构成三个独立的电池，三个独立的电池串联一起。它输出信号大、灵敏度和精度高，恢复时间短，且可以直接测定任何可以进行氧化还原反应的气体。
文档编号G01N27/407GK2695968SQ200320131478
公开日2005年4月27日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者林立克 申请人:乐清市西埃斯电子有限公司