چالش های سنسور اکسید نیتروژن

محیط خشن

به دلیل دمای بالای محیط احتراق، فقط انواع خاصی از مواد می توانند کار کنند در محل. اکثریت نهx سنسورهای توسعه یافته از آن ساخته شده اند سرامیک نوع اکسیدهای فلزی که متداول ترین آنها هستند ایتریا-تثبیت شده زیرکونیا (YSZ)، که در حال حاضر در دهه های گذشته استفاده می شود سنسور اکسیژن. YSZ به یک سرامیک متراکم فشرده می شود و یون های اکسیژن را هدایت می کند (O²⁻) در دمای بالای لوله اگزوز مانند 400 درجه سانتیگراد و بالاتر. برای دریافت سیگنال از سنسور یک جفت الکترود با دمای بالا مانند فلزات نجیب (پلاتین, طلا، یا پالادیوم) یا سایر اکسیدهای فلزی روی سطح قرار می گیرند و یک سیگنال الکتریکی مانند تغییر ولتاژ یا جریان به عنوان تابعی از اندازه گیری می شود. نهx تمرکز.

حساسیت و دوام بالا مورد نیاز است

سطوح NO حدود 100 تا 2000 ppm است (قطعات در هر میلیون) و نه₂ 20-200 ppm در محدوده 1-10٪ O₂. سنسور باید بسیار حساس باشد تا این سطوح را بگیرد.

چالش های اصلی در توسعه حسگر عبارتند از انتخاب پذیری، حساسیت، پایداری، تکرارپذیری، زمان پاسخ، محدودیت تشخیص و هزینه. علاوه بر این، به دلیل محیط سخت احتراق، سرعت جریان گاز بالا می تواند سنسور را خنک کند که سیگنال را تغییر می دهد یا می تواند الکترودها را در طول زمان لایه بندی کند و گرده ذرات می توانند مواد را تجزیه کنند.

یکی از چالش‌های عمده‌ای که چنین حسگرهای گازی با آن مواجه هستند، رطوبت است. تأثیر نسبی بر پاسخ سیگنال به شدت به نوع سنسور بستگی دارد. حسگرهای الکتروشیمیایی عمدتاً از اثر رطوبت مصون هستند زیرا مولکول‌های آب به تنظیم غلظت الکترولیت کمک می‌کنند، اما قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گاز خشک می‌تواند غلظت حلال الکترولیت را کاهش دهد. حساسیت متقاطع بالایی در حسگرهای گاز به دلیل شباهت مکانیزم تبادل الکترون بین گازهای هدف و مولکول‌های آب مشاهده شده است.