一种电动汽车充电站及其实现方法_3

文档序号:9614986阅读:来源:国知局
110]其中,固体电解质型气体传感器,其由如下方法制作而成:
[0111](1)多孔钇稳定氧化锆(YSZ)制备:
[0112]采用双槽电化学腐蚀法制备多孔结构YSZ ;
[0113]a.取YSZ平板(8mol % Y203掺杂,8mm*4mm*0.2mm),先后用水和无水乙醇多次超声清洗,烘干;
[0114]b.配制预处理溶液:按照质量份数,1.3%茶皂素,2%苹果酸,其余为纯净水,然后将YSZ平板投入其中,完全浸没,在57°C条件下处理21min,随后用微波处理2min,洗净自然干燥备用;
[0115]所述微波处理的参数为:2450MHz、65W,辐照3s,间隔lOmin,一共照射4
[0116]c.配制腐蚀溶液,取HF(体积份数40% )和去离子水按体积比1:5,适量添加高锰酸钾混合,放入双电槽电化学装置(如图1所示),腐蚀槽与夹具均为耐腐蚀的聚四弗乙烯材料,电极为柱状金属Pt,夹具将腐蚀槽分为两个互不连通区域,夹具中央具有两个l*2mm特定形状的孔洞;
[0117]d.腐蚀过程在黑暗条件下进行,装置所用电源为恒流源,施加腐蚀电流密度为40mA/cm2,经过30min,在YSZ平板上形成两个l*2mm区域的多孔结构,制作完毕清洗后保存在无水乙醇中;
[0118](2)敏感电极材料A制备:
[0119]a.合成氧化钨纳米颗粒:称取1.5gNa2W04溶于45mL去离子水中,在搅拌情况下,滴加浓度为3mol/L的HC1溶液至钨酸沉淀完全;然后离心分离,将沉淀物放入小烧杯中,加入30mL去离子水,再加入75gKN03,剧烈搅拌,形成浆糊状物,在180°C下水热反应12h,自然冷却至室温;将反应物(沉淀)用去离子水充分洗涤,再用乙醇洗涤,过滤,在80°C下脱水干燥,得到产物即氧化钨纳米颗粒;
[0120]b.氧化妈纳米颗粒掺杂氧化镍:取质量比为3:1的氧化妈纳米颗粒与纳米镍粉放入搅拌器中,使其充分混合;然后将混合材料放入真空管式炉中,加热至300°C,保温4h,使镍粉充分氧化,最后自然降温至室温;
[0121](3)敏感电极材料B制备:
[0122]a.首先将粒径为20nm的SnOjfi米粉在80°C真空干燥箱中干燥12小时;
[0123]b.称取干燥的Sn02纳米粉2.0g,然后向其中加入4.0ml氯铂酸溶液,浓度为10mmol/L,浸渍完全后将其超声15min,使其混合均匀;
[0124]c.将混合物静置6h,再放入真空干燥箱中在80°C干燥12h,干燥后将混合物在500°C下烧结12h,自然降至室温,即得敏感电极B ;
[0125](4)气体传感器制作
[0126]氮的氧化物传感器主要由两部分构成:多孔YSZ平板和Pt “几”形电极加热板,器件制作步骤如下:
[0127]a.取步骤(1)处理后的YSZ基板,先后用水和无水乙醇多次超声清洗,烘干后待用;
[0128]b.取铂浆,在清洗过后的YSZ基板的中间制作l*2mm大小的细条状铂浆带,在YSZ的多孔区域分别制作一个小的铂浆圆点,大批量生产时,可以采用丝网印刷工艺;
[0129]c.取三段铂丝分别粘在YSZ片子的刚涂好铂浆的区域,然后将YSZ基板放置在红外灯下烘烤数小时;
[0130]d.取适量敏感电极材料A、B,分别放入玛瑙研钵中充分研磨后加入少量去离子水,调配成粘稠状浆料A、B,分别将浆料A、B于基板多孔结构处涂上形成传感器的两个敏感电极A、B,厚度为0.5mm ;
[0131]e.将上步骤得到的基板放入马弗炉高温800°C烧结两小时;
[0132]f.在“几”形Pt加热板印有Pt电极的一面均匀涂上一层无机胶(用水玻璃和A1203混合制得),然后将加热板与上步骤中得到的基板粘在一起,放入马弗炉中200°C烧结20分钟,取出,即得传感器原型器件。
[0133]该实施例器件工作温度为300°C时,对lOOppm的N02,灵敏度可达30mV/decade,响应恢复速度较快,为约17s ;对200ppm的C0,灵敏度可达45mV/decade,响应恢复速度约为4s。
[0134]所述YSZ基板为掺杂8mol % Y203,其物理大小为8mm*4mm*0.2mm,米用电化学方法腐蚀出两个l*2mm区域的纳米多孔结构,该结构分别用来放置敏感电极A和敏感电极B ;在YSZ基板的纳米多孔区域上制作直径0.1-0.3mm的铂金圆点作为YSZ基板与电极的连结;敏感电极A和敏感电极B的厚度均为0.5mm,敏感电极B中SnOjfi米粉的粒径为15_22nm。
[0135]通过对YSZ基板、多孔纳米结构尺寸及实验参数的调整,其对危险气体N02的检测灵敏度提高到30mV/decade,对C0的响应时间缩短到4s,得到了意想不到的结果。
[0136]实施例4:
[0137]一种电动汽车充电站的实现方法,在各个充电粧的位置设置固体电解质型气体传感器,固体电解质型气体传感器包括多孔钇稳定氧化锆(YSZ)基板,和布置在YSZ基板上的铂(Pt)参考电极、敏感电极A和敏感电极B,其中敏感电极A和敏感电极B分别布置在Pt参考电极的两侧;
[0138]其中,固体电解质型气体传感器,其由如下方法制作而成:
[0139](1)多孔钇稳定氧化锆(YSZ)制备:
[0140]采用双槽电化学腐蚀法制备多孔结构YSZ ;
[0141]a.取YSZ平板(8mol % Y203掺杂,9mm*5mm*0.2mm),先后用水和无水乙醇多次超声清洗,烘干;
[0142]b.配制预处理溶液:按照质量份数,1.7%茶皂素,2%苹果酸,其余为纯净水,然后将YSZ平板投入其中,完全浸没,在51°C条件下处理27min,随后用微波处理2min,洗净自然干燥备用;
[0143]所述微波处理的参数为:2450MHz、65W,辐照4s,间隔lOmin,一共照射3次;
[0144]c.配制腐蚀溶液,取HF(体积份数40% )和去离子水按体积比1:5,适量添加高锰酸钾混合,放入双电槽电化学装置(如图1所示),腐蚀槽与夹具均为耐腐蚀的聚四弗乙烯材料,电极为柱状金属Pt,夹具将腐蚀槽分为两个互不连通区域,夹具中央具有两个3*2mm特定形状的孔洞;
[0145]d.腐蚀过程在黑暗条件下进行,装置所用电源为恒流源,施加腐蚀电流密度为40mA/cm2,经过30min,在YSZ平板上形成两个3*2mm区域的多孔结构,制作完毕清洗后保存在无水乙醇中;
[0146](2)敏感电极材料A制备:
[0147]a.合成氧化钨纳米颗粒:称取1.5gNa2W04溶于45mL去离子水中,在搅拌情况下,滴加浓度为3mol/L的HC1溶液至钨酸沉淀完全;然后离心分离,将沉淀物放入小烧杯中,加入30mL去离子水,再加入75gKN03,剧烈搅拌,形成浆糊状物,在180°C下水热反应12h,自然冷却至室温;将反应物(沉淀)用去离子水充分洗涤,再用乙醇洗涤,过滤,在80°C下脱水干燥,得到产物即氧化钨纳米颗粒;
[0148]b.氧化妈纳米颗粒掺杂氧化镍:取质量比为3:1的氧化妈纳米颗粒与纳米镍粉放入搅拌器中,使其充分混合;然后将混合材料放入真空管式炉中,加热至300°C,保温4h,使镍粉充分氧化,最后自然降温至室温;
[0149](3)敏感电极材料B制备:
[0150]a.首先将粒径为16nm的SnOjfi米粉在80°C真空干燥箱中干燥12小时;
[0151]b.称取干燥的Sn02纳米粉2.0g,然后向其中加入4.0ml氯铂酸溶液,浓度为10mmol/L,浸渍完全后将其超声15min,使其混合均匀;
[0152]c.将混合物静置6h,再放入真空干燥箱中在80°C干燥12h,干燥后将混合物在500°C下烧结12h,自然降至室温,即得敏感电极B ;
[0153](4)气体传感器制作
[0154]氮的氧化物传感器主要由两部分构成:多孔YSZ平板和Pt “几”形电极加热板,器件制作步骤如下:
[0155]a.取步骤(1)处理后的YSZ基板,先后用水和无水乙醇多次超声清洗,烘干后待用;
[0156]b.取铂浆,在清洗过后的YSZ基板的中间制作3*2mm大小的细条状铂浆带,在YSZ的多孔区域分别制作一个小的铂浆圆点,大批量生产时,可以采用丝网印刷工艺;
[0157]c.取三段铂丝分别粘在YSZ片子的刚涂好铂浆的区域,然后将YSZ基板放置在红外灯下烘烤数小时;
[0158]d.取适量敏感电极材料A、B,分别放入玛瑙研钵中充分研磨后加入少量去尚子水,调配成粘稠状浆料A、B,分别将浆料A、B于基板多孔结构处涂上形成传感器的两个敏感电极A、B,厚度为0.5mm ;
[0159]e.将上步骤得到的基板放入马弗炉高温800°C烧结两小时;
[0160]f.在“几”形Pt加热板印有Pt电极的一面均匀涂上一层无机胶(用水玻璃和A1203混合制得),然后将加热板与上步骤中得到的基板粘在一起,放入马弗炉中200°C烧结20分钟,取出,即得传感器原型器件。
[0161]该实施例器件工作温度为300°C时,对lOOppm的N02,灵敏度可达40mV/decade,响应恢复速度较快,为约10s ;对200ppm的C0,灵敏度可达53mV/decade,响应恢复速度约为5s0
[0162]本实施例中,YSZ基板为掺杂8mol% Y203,其物理大小为9mm*5mm*0.2mm,采用电化学方法腐蚀出两个3*2mm区域的纳米多孔结构,该结构分别用来放置敏感电极A和敏感电极B ;在YSZ基板的纳米多孔区域上制作直径0.1?0.3mm的铂金圆点作为YSZ基板与电极的连结;敏感电极A和敏感电极B的厚度均为0.5mm,敏感电极B中SnOjfi米粉的粒径为15_22nm0
[0163]通过对YSZ基板、多孔纳米结构尺寸及实验参数的调整,其对危险气体C0的检测灵敏度提高到53mV/decade,响应时间缩短到5s,得到了意想不到的结果。
[0164]实施例5对比例:
[0165]一种电动汽车充电站的实现方法,在各个充电粧的位置设置固体电解质型气体传感器,固体电解质型气体传感器包括多孔钇稳定氧化锆(YSZ)基板,和布置在YSZ基板上的铂(Pt)参考电极、敏感电极A和敏感电极B,其中敏感电极A和敏感电极B分别布置在Pt参考电极的两侧;
[0166]其中,固体电解质型气体传感器,其由如下方法制作而成:
[0167](1)多孔钇稳定氧化锆(YSZ)制
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