Wyzwania czujnika tlenku azotu

Surowe środowisko

Ze względu na wysoką temperaturę otoczenia spalania mogą działać tylko niektóre rodzaje materiałów in situ. Wiekszosc z NIEx opracowane czujniki zostały wykonane z ceramiczny typu tlenki metali, z których najczęściej występują itria-stabilizowany tlenek cyrkonu (YSZ), który jest obecnie używany w dziesięcioleciach czujnik tlenu. YSZ jest sprasowany w gęstą ceramikę i przewodzi jony tlenu (O²⁻) w wysokich temperaturach rury wydechowej, takich jak 400 °C i więcej. Aby uzyskać sygnał z czujnika, para elektrod wysokotemperaturowych, takich jak metale szlachetne (platyna, złotolub pallad) lub inne tlenki metali są umieszczane na powierzchni, a sygnał elektryczny, taki jak zmiana napięcia lub prądu, jest mierzony jako funkcja NIEx stężenie.

Wymagana wysoka czułość i trwałość

Poziomy NO wynoszą około 100-2000 ppm (części na milion) i nie₂ 20–200 ppm w zakresie 1–10% O₂. Czujnik musi być bardzo czuły, aby wychwycić te poziomy.

Główne wyzwania w rozwoju czujnika to selektywność, czułość, stabilność, odtwarzalność, czas odpowiedzi, granica wykrywalności i koszt. Ponadto, ze względu na trudne warunki spalania, wysokie natężenie przepływu gazu może chłodzić czujnik, co zmienia sygnał lub może z czasem rozwarstwiać elektrody i sadza cząstki mogą degradować materiały.

Jednym z głównych wyzwań, przed jakimi stają takie czujniki gazu, jest wilgotność. Względny wpływ na odpowiedź sygnału jest wysoce subiektywny w zależności od typu czujnika. Czujniki elektrochemiczne są w większości odporne na wpływ wilgoci, ponieważ cząsteczki wody pomagają regulować stężenie elektrolitu, ale długotrwała ekspozycja na suchy gaz może zmniejszyć stężenie rozpuszczalnika w elektrolitu. W czujnikach gazu zaobserwowano dużą czułość krzyżową ze względu na podobieństwo mechanizmu wymiany elektronów między gazami docelowymi a cząsteczkami wody.