用于汽车催化剂的直接转换的固态混合电位传感器

（Solid state mixed-potential sensors as direct conversion sensors for automotive catalysts）

对于当今的汽车尾气后处理系统，相关规定要求报告任何与排放有关的设备的故障。排气传感器通常用于检测催化剂催化效果。本文提出了一种新的基于混合电位传感器的方法，用一个单一的传感器装置直接确定“催化剂转换的量”。通过混合电位与自加热的陶瓷氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)传感器装置在电化学上比较两个气体室中的气体组成成分，从而确定“催化剂转换的量”。

该装置具两个气密室，传感器装置可以承受至少550℃的高温，而温度分布也允许使用低温聚合物密封气密室。传感器的核心是一个自加热YSZ圆盘，在中心提供足够高的温度进行传感。在传感器边缘处，温度足够低，以允许所施加的聚合物密封件能够密封两个气室。该传感器适用直接法确定催化剂转化率，直接确定催化剂转化率方法理论意味着传感器信号仅取决于转化率而不取决于原料气体浓度。在检测温度为475℃和500℃时，丙烯转化率能达到90%，但与理论计算值有较大的偏差。在400℃，所有的传感器输出信号都符合计算出的理论曲线。在较高温度下出现的试验与理论偏差是由于铂电极的高催化活性所导致的。气体在达到三相界面之前会部分平衡，即丙烯被氧气。这种机制在较低的温度下受到抑制，使得试验数据与理论吻合。

上述试验只检验了丙烯转化率，对于实际应用，还需要弄清楚尾气中有多种分析物、氧气以及含水量，才能测试出传感器性能。