气体传感器、用于气体传感器的测量元件及其制造方法_2

文档序号:9928834阅读:来源:国知局
0WI1的直径的线是可考虑的,而且具有从大约40皿到50WI1的直径的线是可 考虑的。在此,线优选地具有从大约20WI1到大约25WI1的直径。
[0015] 此外有利的是,陶瓷包含催化剂,优选地包含从包含销、钮、锭、银、钉、上述元素的 氧化物、上述元素的混合物、上述元素的氧化物的混合物W及上述元素和上述元素的氧化 物的混合物的组中被选出的催化剂。如果相对应的可燃烧的气体被包含在要检验的气体混 合物中,那么所述催化剂可用于在所述陶瓷的表面上发起氧化反应。在此,不言而喻地,适 当的催化剂的选出并不限于上面提到的催化剂,而是视应用情况而定,其他的催化剂是可 想象的。例如可考虑的是,所述陶瓷具有氧化锭作为催化剂。
[0016] 也特别有利的是,所述陶瓷具有载体;所述陶瓷优选地具有由纳米颗粒制造的载 体,所述纳米颗粒包含从包含金属氧化物、半金属氧化物、过渡金属的氧化物、由金属氧化 物、半金属氧化物和/或过渡金属氧化物构成的组合物和/或运一类的组中被选出的材料; 特别优选地由如下纳米颗粒制造的载体:所述纳米颗粒包含从氧化侣、氧化棚、氧化铁、氧 化错、氧化给、氧化锭、氧化姉和氧化娃和/或由其构成的组合物或者混合物中被选出的材 料;完全特别优选地由氧化侣、氧化锭、氧化姉、氧化娃和/或氧化错W及由其构成的混合物 构成的纳米颗粒。尤其是当所述陶瓷是高孔隙率的(hochporoes)陶瓷时,使用纳米颗粒作 为载体可提供大的优点。如果所述测量元件的催化活性的表面的尽最大可能的变大是所期 望的,那么运种高孔隙率的陶瓷是特别有利的。那么,相对应的可燃烧的气体可W不是仅在 所述载体催化元件珠状体的球状外表面上被转化,而是通过所述陶瓷的高多孔隙率的构造 方案,所述表面被变大为使得催化反应也在陶瓷的内部是可能的。为此,所述要检验的气体 混合物可通过孔渗入到所述陶瓷中,并且在所述孔之内在存在的陶瓷表面上被转化。在此, 使用纳米颗粒作为载体提供如下优点:可在制造所述测量元件时构造相对应的多孔性。如 果使用其主要组成部分是氧化侣、氧化姉和/或氧化错的纳米颗粒,特别优选地如果使用由 氧化侣和氧化错颗粒构成的混合物或者由氧化侣和氧化姉颗粒构成的混合物,则运尤其是 运种情况。
[0017] 在任何情况下也有利的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例 (Gewichtsanteil)为至少0.1%或者更多,优选地为至少0.5%或者更多,特别优选地为至少 1%或者更多,完全特别优选地为至少2%或者更多。已经从0.3%的重量比例、尤其是从0.5%W 及更不用说从2%的重量比例开始,表明所述纤维状材料对所述陶瓷的机械稳健性的明显稳 定化的效果。
[0018] 在此也有利的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为最高25%或者更少,优选 地为最高10%或者更少,特别优选地为最高5%或者更少,完全特别优选地为最高3%或者更 少。在此,所述纤维状材料的尤其是少量的重量比例是有利的,因为已表明,所述重量比例 没有或者只是非本质地损害所述陶瓷的必要的多孔性W及催化活性层的构造。就运点而言 认识到,有利的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少0.1%且最高25%,优选地为 至少0.5%且最高10%,特别优选地为至少1%且最高5%,完全特别优选地为至少2%且最高5%。 在此,也可考虑的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少0.1%且最高10%,或者所 述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少0.1%且最高5%,或者所述纤维状材料关于陶瓷的 重量比例为至少0.1%且最高3%。也可想象的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至 少0.5%且最高25%,或者所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少0.5%且最高5%,或者所 述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少0.5%且最高3%。也可考虑的是,所述纤维状材料 关于陶瓷的重量比例为至少1%且最高25%,或者所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至 少1%且最高10%,或者所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少1%且最高3%。此外可考虑 的是,所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少2%且最高25%,或者所述纤维状材料关于 陶瓷的重量比例为至少2%且最高10%,或者所述纤维状材料关于陶瓷的重量比例为至少2% 且最高5%。
[0019] 在任何情况下都认识到,依据本发明的气体传感器优选地具有带有测量元件的外 壳,其中所述测量元件具有加热螺旋丝,所述加热螺旋丝被涂层有催化活性的或者非活性 的陶瓷,其中所述陶瓷包含纤维状材料,并且其中,有利地,所述陶瓷具有催化剂和载体。在 此,所述催化剂优选地从销、钮、锭、银、钉W及上述元素的氧化物中被选出,特别优选地是 氧化锭。所述载体优选地由纳米颗粒制造,尤其是由氧化侣和氧化错纳米颗粒制造。所述气 体传感器的加热螺旋丝优选地由销丝构成。有利地,依据本发明的气体传感器的所述纤维 状材料是玻璃纤维材料,所述纤维状材料特别地是由石英玻璃、棚娃酸盐、碱金属娃酸盐或 者运一类的构成的纤维。所述玻璃纤维关于陶瓷的重量比例优选地为至少0.1%且最高25%, 优选地为至少0.5%且最高10%,特别优选地为至少2%且最高5%。
[0020] 在另一方面,本发明设置了一种用于依据本发明的气体传感器的测量元件。所述 测量元件具有加热螺旋丝,所述加热螺旋丝被涂层有陶瓷。在所述测量元件的情况下同样 有利的是,所述陶瓷具有纤维状材料。此处,运种测量元件的加热螺旋丝也是由贵金属或者 贵金属合金构成的线,优选地是从包含销、钮、锭、银、钉、饿、鹤、铜、银、儀和运一类的W及 由运些元素构成的合金的组中被选出的线,特别优选地是从包含销、销合金、锭合金和运一 类的组中被选出的线。此处,所述陶瓷也是催化活性的或者非活性的陶瓷。有利的是,所述 陶瓷具有催化剂和载体,其中所述催化剂从包含销、钮、锭、银、钉W及上述元素的氧化物的 组中被选出,并且其中所述载体是可由纳米颗粒制造的,所述纳米颗粒的材料从包含金属 氧化物、半金属氧化物、过渡金属的氧化物、由金属氧化物、半金属氧化物和/或过渡金属氧 化物构成的组合物和/或运一类的组中被选出。就运点而言认识到,所述陶瓷优选地是如其 在上面已经关于依据本发明的气体传感器被描述的陶瓷,并且所述测量元件可W是具有上 面已经描述的特征和优点的测量元件。
[0021] 在另一方面,本发明设及一种用于制造测量元件的方法,也就是一种用于制造依 据本发明的用于依据本发明的气体传感器的测量元件的方法,其中该方法具有如下步骤: a. 提供加热螺旋丝 b. 制造涂层溶液 C.涂覆涂层溶液 d.干燥并且可选地般烧 e .重复步骤C和d,直到珠状体形成 f.般烧珠状体。
[0022] 步骤a.、也就是提供加热螺旋丝在此在任何情况下都设置,相对应的加热螺旋丝 线被弯曲成线圈。在此,所述线可被成形为使得所述线具有至少两个自由端部,所述端部在 安装所述测量元件时与气体传感器的相对应的接触部是可连接的。此外,所述加热螺旋丝 线可W如上面所描述的那样被构造。在此,特别优选的是,所述加热螺旋丝(线圈)由其被弯 曲的所述线是销丝、由销合金构成的线或者由锭合金构成的线。接着,运样被制造的线圈被 设置用于利用步骤b.制造的涂层溶液相对应地被转注入或者被涂层。
[0023] 根据步骤b.的涂层溶液的制造可W W不同的方式实现。在任何情况下,结果获得 的涂层溶液都具有催化剂前体(Katalysatorvors化fe)、载体W及所期望的纤维状材料。接 着,所述涂层溶液根据步骤C.被涂覆到所述加热螺旋丝上,并在涂覆之后根据步骤d.被干 燥。在此,按照步骤C.的涂覆W薄的层实现,使得总共在多次重复步骤C.和d.之后,由被干 燥的涂层材料构成的高孔隙率的珠状体形成。接着,根据步骤f .,所述被干燥的涂层材料被 般烧,其中所述所期望的陶瓷形成并且所述催化剂前体反应成催化剂。
[0024] 认识到有利的是,步骤d.和/或步骤f.包括施加加热电流。W运种方式,所述涂层 溶液被加热,运支持按照步骤d.或步骤f.的干燥或般烧。
[0025] 在所述方法的第一实施变型方案中设置,步骤b.具有其他步骤: b.l 制造载体原块(Traegerrohmasse) b.2将纤维状材料添加到所述原块 b. 3可选地悬置(Aufsuspendieren)从步骤b. 2中获得的由载体原块和纤维状材料构 成的混合物。
[0026] 在此,例如通过首先在比方说蒸馈水或者运一类的溶剂中溶解催化剂前体,按照 步骤b.l的载体原块的制造可W实现。在此,溶解可W在揽拌和/或加溫下实现。紧接着给在 此获得的溶液渗入由载体材料构成的混合物,并在下一步骤中悬置所述在此获得的溶液, 例如在超声波浴(Ultraschallbad)中悬置所述在此获得的溶液。不言而喻地,其他行为方 式也是可考虑的。
[0027] 接着,根据步骤b. 2,所述纤维状材料可被添加到W运种方式获得的溶液。为了最 佳的混匀,接着包含纤维状材料的载体原块可W在其被涂覆到所述加热螺旋丝上之前被再 一次悬置。
[0028] 在还有另一实施变型方案中可设置,步骤a.具有其他步骤: a. 1提供加热螺旋丝 a.2将加热螺旋丝嵌入到由纤维状材料构成的支架中。
[0029] 在此,按照步骤a. 1的提供加热螺旋丝对应于上面已经大体地被描述的步骤a .,也 就是说相对应的加热螺旋丝线被弯曲成具有至少两个端部的线圈。接着,根据步骤a. 2,在 运样制造的加热螺旋丝连同支架被涂层有按照步骤b.和C.的涂层
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