專利名稱：抗硫傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
過程分析系統(tǒng)用在各種工業(yè)中，用于檢測一個(gè)或多個(gè)所涉參數(shù)的數(shù)量和/或質(zhì)量。該環(huán)境的一個(gè)例子是燃燒過程本身。燃燒通常會消耗一定量的氧氣和有機(jī)化合物，理論上講只產(chǎn)生二氧化碳和水。但是實(shí)際上燃燒總是不完全的。這就剩下較少量未用的未燃燒的下面稱為“可燃物”的材料和/或未用的氧氣。當(dāng)然還有需要一定濃度的可燃物和/或氧氣的其他環(huán)境，此處所述的本發(fā)明的這些方面在這些環(huán)境中也是有用的。
許多過程分析傳感器都用鉑和/或其化合物進(jìn)行探測。鉑有許多優(yōu)點(diǎn)，一般來說，它在大多數(shù)分析環(huán)境中都是高度穩(wěn)定的，并且具有溫度敏感性。溫度敏感性一般表示當(dāng)鉑金屬的溫度變化時(shí)，其電阻以可預(yù)測的方式變化。因此，在高溫過程分析環(huán)境中常用鉑作為有效的材料，鉑廣泛用在可燃物傳感器和氧氣傳感器中。
當(dāng)含硫化合物暴露于傳感器時(shí)，鉑作為這些傳感器的元件就會暴露出其潛在的缺點(diǎn)。在還原條件下，例如，二氧化硫會和煙道氣中存在的可燃物反應(yīng)，從而以下述方式形成氣態(tài)硫。
SO2+2COS(g)+2CO2如G.Zwingmann和E.M.Wenzel在Reaction of Sulfur and SulfurContaining Substances With Pt，Rd and Pt/Rd Alloys，METAL.25(1971)1121中所述，氣態(tài)硫隨后會與傳感器中的鉑材料反應(yīng)，形成揮發(fā)性混合價(jià)鉑硫化物。其與硫的反應(yīng)會導(dǎo)致傳感器中的鉑蒸發(fā)，特別是當(dāng)它配置在陶瓷上如在分析氧氣傳感器的情況下時(shí)，還會導(dǎo)致傳感器中的電極快速毀壞。
至于現(xiàn)有技術(shù)的傳感器電極，已有文獻(xiàn)教導(dǎo)了復(fù)合電極的耐硫性。例如，美國專利4702971教導(dǎo)了用于固體氧化物電化學(xué)電池的耐硫復(fù)合金屬陶瓷電極。這些電極可以包括選自鋯、釔、鈧、釷、稀土金屬的氧化物及其混合物。基于氟石型氧化物離子傳導(dǎo)固體電解液，即，基于二氧化鈰開發(fā)的更可靠的混合導(dǎo)電材料具有非常高的離子和電子傳導(dǎo)性。在P.Shuk，M.Greenblatt和M.Croft的名稱為“Hydrothermal Synthesis andProperties of the Mixed Conducting Ce1-xTbxO2-x/2Solid Solutions”的論文(CHEM.MATER.11(1999)473)中可以找到對這些材料的說明。
因?yàn)樵谠S多環(huán)境中硫都或多或少地存在，所以如果過程分析電化學(xué)傳感器在能夠承受當(dāng)今工業(yè)需要的高溫環(huán)境的同時(shí)還能夠耐受含硫環(huán)境中硫的影響，則將是對本領(lǐng)域的一大改進(jìn)。另外，在這些環(huán)境中能夠持續(xù)較長時(shí)間的分析傳感器必然減少保持該過程所需的工藝時(shí)間，甚至可能降低燃燒過程的操作總費(fèi)用。
發(fā)明概述本發(fā)明提供抗硫傳感器和使用該傳感器的過程分析系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明提供三種傳感器用于可燃?xì)夂脱鯕獾牧繜嵝蜏y定、電勢型測定和混合電位型電勢測定。該傳感器通常包括采用一種處理手段或材料，以提高暴露在硫中的傳感器某些部分的抵抗性。在一個(gè)方面中，改善的抗硫過程分析系統(tǒng)包括其中具有與控制器、熱控制模塊和回吹氣體源偶聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)抗硫傳感器的探測器。
附圖簡述
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的可燃物傳感器的示意圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)替代性實(shí)施方案的可燃物傳感器的示意圖。
圖3-6是示出可燃物傳感器響應(yīng)、校正和材料穩(wěn)定性的圖表。
圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的RTD型可燃物傳感器的示意圖。
圖8-14是傳感器響應(yīng)、穩(wěn)定性、橫向靈敏度和場β試驗(yàn)的圖表。
圖15是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的抗硫氧氣傳感器的示意圖。
圖16是本發(fā)明一個(gè)替代性實(shí)施方案的抗硫氧氣傳感器的示意圖。
圖17、18和19示出由X射線衍射驗(yàn)證的傳感器材料在含硫氣氛中的穩(wěn)定性。
圖20是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的過程分析系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳述下面參考具體類型的電化學(xué)傳感器及其在含硫環(huán)境中的特殊適應(yīng)性操作描述本發(fā)明的實(shí)施方案。但是本發(fā)明不限于所述的實(shí)施方案。抗硫可燃物電化學(xué)傳感器可燃物傳感器一般包括氧化物離子傳導(dǎo)性固體電解液和兩個(gè)或多個(gè)對燃燒反應(yīng)具有不同催化活性的電極。所有電極都暴露在燃燒廢氣流中，對于給定的物質(zhì)來說，惰性電極(參比)和催化活性電極(工作)之間的傳感器信號/電勢與物質(zhì)濃度成正比。
這種可燃物傳感器的一個(gè)已知的例子是電勢測定的固體電解液傳感器。氧化鋯基電化學(xué)氧氣傳感器一般在各種燃燒過程中用作測量氧氣分壓的基礎(chǔ)。這些傳感器可以形成改進(jìn)的可燃物傳感器的基礎(chǔ)，這將在下面說明。氧氣傳感器一般由沉積在管狀或盤狀氧化鋯電解液相對兩側(cè)上的兩個(gè)多孔鉑電極組成。傳感器對參比側(cè)(暴露在氧氣分壓已知的氣體混合物如空氣中)和工作側(cè)(暴露在分析氣體中)之間氧氣分壓差的響應(yīng)遵守下面的能斯特(Nernst)方程。
EMF=RT4FlnPmeasPref+C=SlogPmeasPref+C=0.0496*T*logPmeasPref+C,]]>其中，EMF是測量的電動勢(負(fù)電勢)，R是氣體常數(shù)，T是絕對溫度，F(xiàn)是法拉第(Faraday)常數(shù)，S＝RT/4F＝0.0496*T是電池斜率，C是電池常數(shù)，其包括不同的熱效應(yīng)和電池設(shè)計(jì)效應(yīng)。
當(dāng)傳感器內(nèi)的電極暴露在相同的氣氛中時(shí)，如果電極活性相同，傳感器電勢等于C，在固定溫度下是常數(shù)。使用對燃燒反應(yīng)的活性不同的電極時(shí)，可以將傳感器設(shè)計(jì)為對特定氣體物質(zhì)具有靈敏性。傳統(tǒng)上將鉑用于傳感器，因?yàn)殂K是已知的催化活性材料。但是，如上所述，在含硫的煙道廢氣硫中鉑的存在會使工藝電極在早熟傳感器失效中退化。
圖1是本發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器的示意圖。
傳感器10包括用12表示的氧離子傳導(dǎo)固體電解液圓盤/平板，其上設(shè)置參比電極14和工作電極或工藝電極16。電解液12優(yōu)選是摻雜的氧化鋯、二氧化鈰或氧化鉍。如圖1所示，電極14和16設(shè)置在圓盤/平板12的同一表面上。參比電極14優(yōu)選用對燃燒反應(yīng)無催化活性的材料制成，該材料選自貴金屬或氧化物，優(yōu)選是金(Au)。電極14還可以用摻雜的鑭系元素亞鉻酸鹽制成。工藝電極16優(yōu)選用對燃燒反應(yīng)來說是催化劑并且能夠暴露在分析氣流中的材料制成。優(yōu)選用鉑或其他電子/混合傳導(dǎo)金屬或金屬氧化物電極制成。更優(yōu)選用選自螢石或鈣鈦礦的材料制成，甚至更優(yōu)選是鈣或鎂取代的亞錳酸鑭或混合傳導(dǎo)性二氧化鈰。
圖2是本發(fā)明一個(gè)替代性實(shí)施方案的電化學(xué)可燃物傳感器的示意圖。傳感器20包括圓盤12、設(shè)置在圓盤12相對兩側(cè)上的電極14和16。在圖1和2中，煙道氣的暴露方向都用箭頭18表示。
具有上述結(jié)構(gòu)的傳感器可以產(chǎn)生與基于包圍工作電極的可燃物濃度的電極的不同溫度相關(guān)的熱EMF。在燃燒反應(yīng)中釋放在工作/活性電極上的熱會相對于參比電極升高該電極的溫度，會根據(jù)可燃物濃度產(chǎn)生10-200毫伏的熱EMF。
本申請所述的可燃物電化學(xué)傳感器在較寬的一氧化碳濃度范圍內(nèi)具有較高和重復(fù)性的對一氧化碳的靈敏度。這一性能示于圖3和4中，圖3和4提供了可燃物傳感器對不同濃度一氧化碳響應(yīng)的圖表。
圖5示出本發(fā)明實(shí)施方案的附加優(yōu)點(diǎn)。具體來說，本發(fā)明實(shí)施方案的電化學(xué)可燃物傳感器在較低濃度的一氧化碳中具有所需的靈敏度，特別是在5-50ppm濃度的一氧化碳中。調(diào)節(jié)工作電極的比表面積，可以根據(jù)需要使傳感器對不同濃度的一氧化碳都具有很高的靈敏度。傳感器材料如氧化鋯和金在高硫環(huán)境中很穩(wěn)定也是已知的。亞錳酸鹽工藝電極的試驗(yàn)顯示在1000℃下在二氧化硫中暴露2周后結(jié)構(gòu)的任何變化在高硫環(huán)境中都是穩(wěn)定的，對一氧化碳的響應(yīng)也是可以重復(fù)的，而含鉑的可燃物傳感器卻相反。
抗硫RTD型可燃物傳感器可燃物傳感器的另一種形式是基于電阻溫度器件(RTD)的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，改進(jìn)的可燃物傳感器包括兩個(gè)被一端封閉的金屬(優(yōu)選不銹鋼或因科內(nèi)爾合金(Inconel))保護(hù)管覆蓋的RTD，一個(gè)上有催化劑，另一個(gè)上有或沒有參比膜。參比RTD和催化劑RTD暴露在廢氣流中，傳感器信號是基于給定物質(zhì)在參比RTD和催化劑RTD之間的電阻差而發(fā)出的。由于在燃燒反應(yīng)中釋放到催化劑RTD上的熱導(dǎo)致的在參比RTD和催化劑RTD之間的電阻差與物質(zhì)濃度成正比。將傳感器設(shè)計(jì)為在含硫氣氛中是穩(wěn)定的，所以對硫氧化物不敏感。
過去，可燃物傳感器采用的概念是用熱電偶或熱電堆比較參比結(jié)和催化劑結(jié)之間形成的溫度差。例如，參見美國專利4141955，該專利公開了一種可燃物濃度分析儀。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可以建造更靈敏的可燃物傳感器，本發(fā)明使用合適的燃燒反應(yīng)催化劑，使其與RTD的保護(hù)蓋保持直接接觸，并用任選的參比RTD用于溫度參照。然后使兩個(gè)參比和催化劑RTD信號之間差與可燃物濃度直接關(guān)聯(lián)。
當(dāng)氣體通過催化劑床時(shí)，用溫度變化作為氣體混合物含量指示器的概念是已知的。例如，美國專利3488155教導(dǎo)在加氫催化劑床上用溫度差可以與進(jìn)入氣流中的氫氣含量相關(guān)聯(lián)。美國專利5314828建議使用NOX傳感器和用合適的催化劑和不同溫度測量儀(即，熱電偶和RTD)探測NOX的方法。但是，這些專利實(shí)際上都沒有建議使用真正使用催化劑傳感器元件探測可燃物的方法或設(shè)備，也沒有教導(dǎo)RTD系統(tǒng)和催化劑膜傳感器元件的具體功能結(jié)構(gòu)。另外，這些專利和現(xiàn)有技術(shù)都沒有建議將這種傳感器用在含硫氣氛中，也不能保證這種傳感器不對SO2過敏。
本發(fā)明的一些實(shí)施方案提供了一種可燃物傳感器，更具體地說是一種RTD型傳感器。本發(fā)明實(shí)施方案中使用的RTD傳感元件優(yōu)選由其電阻以已知的和可重復(fù)的方式隨溫度增加的純金屬的線圈或沉積膜組成。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方案的RTD型可燃物傳感器的示意圖。傳感器30包括支架32，支架32上有催化劑RTD元件34和參比RTD元件36。RTD元件34和36通過數(shù)字38表示的水泥、特富隆或合適的高溫環(huán)氧樹脂與支架32絕熱?？梢杂萌魏魏线m的能夠支撐RTD 34和36的材料制成支架32，但是優(yōu)選用在傳感器應(yīng)用條件下穩(wěn)定的金屬或陶瓷制成支架32。RTD元件34和36可以以膜或線的形式使用，也可以是其他合適的形式，優(yōu)選密封在優(yōu)選用不銹鋼制成的保護(hù)蓋中。使用導(dǎo)熱材料，如數(shù)字40所示的導(dǎo)熱粉末、水泥或環(huán)氧樹脂有利于RTD元件34和36與RTD蓋之間的熱接觸。用數(shù)字42所示的水泥或高溫環(huán)氧樹脂在前端將RTD元件34和36密封。電導(dǎo)線與RTD 34和36偶聯(lián)，從而可以測定對應(yīng)于器件溫度變化的作為物理信號的變量。催化劑薄膜44涂布在催化劑RTD 34上，而參比RTD36的蓋保持不被覆蓋或不被陶瓷膜保護(hù)。優(yōu)選的催化劑包括VIII族貴金屬催化劑，如鉑、鈀、銠、其混合物及金屬氧化物燃燒催化劑。其他合適的催化劑包括鈣鈦礦或霍布卡拉特(hopcalite)。催化劑膜44也可以用溶液、漿液或粉末制成，可以用厚膜或薄膜技術(shù)進(jìn)行涂布。為了促進(jìn)燃燒熱向RTD元件34的傳導(dǎo)，催化元件層優(yōu)選較薄。兩個(gè)RTD元件34和36優(yōu)選放置在測量氣體的類似流動區(qū)域中，并且具有較近的熱質(zhì)、表面積和空氣動力學(xué)形狀。
圖8-14示出在不同環(huán)境中傳感器的靈敏度、精確度、復(fù)制性、直線性和穩(wěn)定性。
總之，前面列舉的RTD可燃物傳感器的實(shí)施方案優(yōu)選提供在功能上具有特定結(jié)構(gòu)的催化和參比元件，其具有一體化RTD。催化元件在其外蓋上具有催化膜，在測溫器件內(nèi)具有較好的熱接觸。催化RTD和參比RTD相互是熱隔離的，選擇催化劑，使其與RTD合并，使一氧化碳CO(或其他可燃物)在催化劑表面上選擇氧化為二氧化碳CO2。催化劑和RTD蓋應(yīng)當(dāng)物理毗鄰，其結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒋蟛糠秩紵磻?yīng)熱保留在催化劑膜表面上，能夠?qū)崃哭D(zhuǎn)移到RTD傳感元件上。催化劑RTD元件的溫度轉(zhuǎn)化為可測的電信號，即，電壓、電流，并且與來自參比RTD元件的模擬信號比照。因此，信號差正比于測定氣體混合物中可燃物的濃度。
抗硫氧氣傳感器氧氣傳感器，更具體地說是電勢測定的固體電解液氧氣傳感器是已知的。這種傳感器一般使用氧化鋯，廣泛用在工業(yè)領(lǐng)域中，在各種燃燒過程中用于測定過大的氧氣分壓。在一個(gè)可商購的氧氣傳感器中，在圓盤狀氧化鋯電解液的相對兩側(cè)上沉積兩個(gè)多孔鉑電極。傳感器對參比側(cè)(暴露在氧氣分壓已知的氣體混合物如空氣中)和工作側(cè)(暴露在分析氣體中)之間氧氣分壓差的響應(yīng)遵守本說明書前面列舉的能斯特(Nernst)方程。如上所述，在高硫環(huán)境中鉑的存在會由于陶瓷和電極快速受損而導(dǎo)致鉑電極退化。對于氧氣傳感器有效的工作電極來說，為了使通過電極的氧氣通量最大化，重要的是要提供同等高度的電子和離子傳導(dǎo)性。為了改善電化學(xué)電池的性能，已經(jīng)在電極中使用基于氧化鋯的混合傳導(dǎo)性氧化物。例如，參見美國專利3578502，該專利公開了用于固體電解液燃料電池的穩(wěn)定的鋯氧化物。其結(jié)構(gòu)、化學(xué)完整性和很高的熱膨脹系數(shù)(大于20×10-6K-1)對于具有非常高電子傳導(dǎo)性和非常大離子傳導(dǎo)性的受體摻雜的鈣鈦礦氧化物L(fēng)n1-xAxCO1-yByO3-o□(a＝Ca、Sr、Ba；B＝Fe、Cu、Ni、Mn)來說通常是限制因素。P.J.Gellings和H.J.-M.Bouwmeester(編輯)在CRC Handbook of SolidState Electrochemistry，CRC Press，Boca Roton-New York-London-Tokyo(1997)第615頁對這些性能有所討論。
過去有人提出耐硫的復(fù)合電極，其基于選自鋯、釔、鈧、釷、稀土金屬的氧化物或其混合物。但是可以相信的是，基于螢石型氧化物離子傳導(dǎo)性固體電解液，即，基于離子和電子傳導(dǎo)性都非常高的二氧化鈰可以開發(fā)更可靠的混合傳導(dǎo)性材料?？梢韵嘈诺氖牵谳^低的極化電阻系數(shù)下，基于這些材料的電極將更加有效。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，基于螢石型氧化物離子的混合傳導(dǎo)性材料迄今還沒有公開用在傳感器中，特別是沒有用在高度抗硫的氧氣傳感器中，也沒有人提供關(guān)于混合傳導(dǎo)性電極和與該傳感器相關(guān)的膜性能方面的信息。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，氧氣傳感器由固體電解液陶瓷組成，由最穩(wěn)定的氧化鋯和置于其上的兩個(gè)電極組成。傳感器的物理結(jié)構(gòu)示于圖15和16。圖15示出傳感器50，其具有其上設(shè)置有參比電極54和工作/工藝電極56的固體電解液陶瓷52。參比電極54暴露在氧氣分壓已知的氣體如空氣中，優(yōu)選用選自貴金屬族(更優(yōu)選鉑)的金屬制成。工藝/工作電極56暴露在分析氣流中，是一種混合的離子/電阻導(dǎo)體，選自含二氧化鈰的螢石族材料(優(yōu)選是鋱或鐠穩(wěn)定的二氧化鈰)。
圖16是本發(fā)明一個(gè)替代性實(shí)施方案的改進(jìn)的固體電解液氧氣傳感器的示意圖。傳感器60包括設(shè)置在固體電解液62相對兩側(cè)上的參比電極64和工作/工藝電極66。與傳感器50一樣，工作/工藝電極66優(yōu)選用選自含二氧化鈰的螢石族材料(優(yōu)選是鋱或鐠穩(wěn)定的二氧化鈰)的混合的離子/電子導(dǎo)體制成。
圖17示出X射線衍射的測量結(jié)果，測量結(jié)果顯示在1000℃的空氣中或暴露在二氧化硫(SO2)中熱處理2周后螢石結(jié)構(gòu)沒有改變，形成的CeO2、TbO1.75或亞硫酸鹽/硫化物沒有相分離。
圖18是在約1300℃中燒結(jié)的Ce0.80Tb0.2O1.90+δ膜樣品的AFM形態(tài)圖像，該圖示出具有均勻粒度的較小顆粒，其粒度約為0.3-1微米(□m)，并且具有非常致密的微觀結(jié)構(gòu)。和預(yù)料的一樣，這些顆粒比用已知的熱水法制備的粉末(約20-50nm)大得多。
圖19是示出具有鉑電極和混合傳導(dǎo)性工作電極的氧氣傳感器阻抗的示意圖。
圖20是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的過程分析系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)300包括改進(jìn)的樣品探測器302，探測器302與熱控制系統(tǒng)304熱偶聯(lián)；與嵌入式控制器308電偶聯(lián)；與回吹系統(tǒng)306流體偶聯(lián)。探測器302可以包含上述任何已知抗硫傳感器，優(yōu)選既包含氧氣傳感器又包含可燃物傳感器。探測器302優(yōu)選建構(gòu)在顆粒過濾性封裝如可購自Mott Corp.of Connecticut的封裝中。優(yōu)選地是，在封裝310中，多個(gè)傳感器元件312，314優(yōu)選設(shè)置在多個(gè)同心圓柱體部件上。每一個(gè)傳感器312，314都與嵌入式控制器308偶聯(lián)，嵌入式控制器308優(yōu)選是嵌入式PC控制器，如PC/104標(biāo)準(zhǔn)控制器。
探測器302還與熱控制系統(tǒng)304偶聯(lián)，使探測器302保持在所需溫度下。雖然圖示的系統(tǒng)304在探測器302外面，但是它可以設(shè)置在探測器302內(nèi)部，或者與其結(jié)合在一起。熱控制系統(tǒng)304包括加熱元件(未示出)和用于指示探測器溫度的溫度傳感器(圖20中未示出)。因?yàn)楸旧暾埶鰝鞲衅鞯囊恍?shí)施方案包括熱敏元件，可以由已經(jīng)存在于探測器302內(nèi)的溫度傳感器執(zhí)行熱控制模塊304的溫度傳感功能。
回吹系統(tǒng)306與探測器302流體偶聯(lián)，用于使流經(jīng)探測器的氣體周期性反轉(zhuǎn)，從而除去累積在探測器302上的任何顆粒物?；卮迪到y(tǒng)306優(yōu)選包括其自身的熱控制系統(tǒng)或其他能夠控制回吹氣體溫度的裝置，使回吹氣體溫度與探測器溫度相匹配，以減小回吹過程中對探測器302的熱振動。
圖20所示的系統(tǒng)以穩(wěn)定的方式提供高水平的系統(tǒng)功能，可以有效承受含硫環(huán)境。嵌入式控制器308高水平的功能及其與探測器302、熱控制模塊304和回吹系統(tǒng)306偶聯(lián)的事實(shí)使該系統(tǒng)易于進(jìn)行零和全程校正。另外，控制器308先進(jìn)的處理能力有利于進(jìn)行診斷，可以有效地判斷儲存器受損或失效情況。
盡管本發(fā)明是參照優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可以對其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行變化。例如，在建構(gòu)本申請中公開的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用中間材料，以提高材料的熱膨脹系數(shù)的相容性，從而降低熱導(dǎo)應(yīng)力和可能破裂/斷裂的可能性。
權(quán)利要求
1.一種用于傳感所涉可燃物濃度的裝置，該裝置包括支架；第一RTD，其置于第一箱蓋中，其中，第一箱蓋安裝在支架上；第二RTD，其置于第二箱蓋中，其中，第二箱蓋安裝在支架上；和其中，第一箱蓋比第二箱蓋對所涉物質(zhì)具有更高的催化活性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，第一箱蓋由管形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，第二箱蓋形成為管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，第一箱蓋上設(shè)置有催化劑膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中，該膜是金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中，金屬是鉑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中，該膜是金屬氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中，該膜是鈣鈦礦。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中，該膜是霍布卡拉特。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，第二箱蓋是用沒有催化劑的不銹鋼管制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，用絕熱材料將第一箱蓋和第二箱蓋中的至少一個(gè)結(jié)合在支架上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中，絕熱材料選自陶瓷水泥、粘結(jié)劑和高溫環(huán)氧樹脂。
13.一種用于測定廢氣流中所涉可燃物濃度的裝置，該裝置包括固體電解液；參比電極，其對燃燒反應(yīng)是惰性的；和工作電極，其對燃燒反應(yīng)是催化活性的，其中，工作電極和參比電極與固體電解液偶聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，參比電極和工作電極都可以與廢氣流偶聯(lián)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，固體電解液選自摻雜氧化鋯、二氧化鈰和氧化鉍。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，參比電極用金制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，參比電極用摻雜的鑭系元素亞鉻酸鹽制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，工作電極用鉑制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中，工作電極用金屬氧化物制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中，電極膜用摻雜二氧化鈰制成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中，電極膜用摻雜亞錳酸鑭制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中，電極膜用鈣鈦礦制成。
23.一種用于測定氣相中氧氣濃度的固態(tài)裝置，該裝置包括固體電解液；與固體電解液偶聯(lián)的參比電極；和用混合的離子/電子傳導(dǎo)性氧化物制成的工作電極，其中，工作電極與固體電解液偶聯(lián)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，固體電解液選自摻雜氧化鋯和二氧化鈰。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，參比電極用由鉑、金屬氧化物電極和混合傳導(dǎo)性電極組成的組制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中，金屬氧化物電極包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中，金屬氧化物電極包括具有螢石結(jié)構(gòu)的氧化物。
28.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，工作電極用二氧化鈰或其摻雜有至少一種混合價(jià)態(tài)元素的固溶液制成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中，混合價(jià)態(tài)元素是鋱和鐠中的一種。
30.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，工作電極用摻雜有至少一種混合價(jià)態(tài)元素的二氧化鈰固溶液制成。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，混合價(jià)態(tài)元素是鋱和鐠中的一種。
32.一種過程分析系統(tǒng)，其包括樣品探測器，其中至少設(shè)置一種抗硫傳感器；與樣品探測器偶聯(lián)的控制器，用于測量廢氣流參數(shù)；和與樣品探測器和控制器偶聯(lián)的回吹系統(tǒng)，用于響應(yīng)性反轉(zhuǎn)流經(jīng)樣品探測器的氣體流向。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，樣品探測器包括多個(gè)抗硫傳感器。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，傳感器是氧氣傳感器。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，傳感器是可燃物傳感器。
36.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，樣品探測器包括顆粒過濾性封裝。
全文摘要
本發(fā)明提供抗硫傳感器(10，20，30，50，60)和使用該傳感器(10，20，30，50，60)的過程分析系統(tǒng)(300)。傳感器(10，20，30，50，60)通常包括采用一種處理手段或材料，以提高暴露在硫中的傳感器(10，20，30，50，60)某些部分的抵抗性。在一個(gè)方面中，改善的抗硫過程分析系統(tǒng)(300)包括其中具有與控制器(308)、熱控制模塊(304)和回吹氣體源(306)偶聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)抗硫傳感器(10，20，30，50，60)的探測器(302)。
文檔編號G01N27/407GK101027549SQ03820169
公開日2007年8月29日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者P·蘇克, R·莫諾哈南, R·莫爾納, T·伯拉納 申請人:羅斯蒙德分析公司