Технология изготовления селективного термокаталического сенсора контроля транспортных выбросов

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведена технология изготовления селективного термокаталитического сенсора, для контроля состава транспортных выбросов. Чувствительный элемент прибора состоит из спирали из литого остеклованного платинового микропровода.

ABSTRACT

This article describes the technology of manufacturing a selective thermocatalytic sensor for monitoring the composition of transport emissions. The sensing element of the device consists of a spiral made of a cast vitrified platinum microwire.

Ключевые слова: технология, прибор, селективный термокаталитический сенсор, контроль, чувствительный элемент, состав транспортных выбросов, платиновый микропривод, катализатор, оксид алюминия.

Keywords: technology, device, selective thermocatalytic sensor, control, sensitive element, composition of transport emissions, platinum microdrive, catalyst, aluminum oxide.

Контроль химического состава транспортных выбросов является актуальной проблемой современности, так как ими больше загрязняется окружающая среда. Для этой цели предложены множества портативных приборов для анализа их состава [1-4]. Нами предложен селективный термокаталитический сенсор выхлопных газов высокой чувствительности.

Конструкция разработанного нами термокаталитического сенсора выхлопных газов, представлена на рис. 1. Сенсор состоит из ячейки (1), корпуса (2), электрического кабеля (3), измерительных (4) и компенсационных (5) термокаталитических чувствительных элементов и двух резисторов (6), установленных на плато (7) из стеклотекстолита.

Рисунок 1. Общий вид отдельных узлов термокаталитического сенсора

1. Ячейка. 2. Кабель. 3. Электрический разъем. 4. Измерительный элемент. 5. Компенсационный элемент. 6. Резисторы. 7. Плата.

Кабель одним концом соединен с ячейкой, а другим концом электрическим разъемом.

Чувствительные элементы присоединены к верхней плоскости плато, а резисторы - к нижней, соответственно. Один чувствительный элемент является измерительным, а другой - компенсационным. Чувствительный элемент представляет собой спираль из литого остеклованного платинового микропровода, на которую в форме шарика нанесена суспензия из оксида алюминия. Такой же формы шарик наносится на компенсационный элемент. Далее суспензия оксида алюминия чувствительного элемента дополнительно иммобилизовывается катализатором. Слой оксида алюминия является пористым носителем для каталитически активного покрытия измерительного чувствительного элемента термокаталитического сенсора. Для компенсационного - сохранения равновесия в мостовой схеме с обеспечением идентичности конструкции элементов.

Для поступления к поверхности термочувствительного элемента выхлопных газов измерительный и компенсационный элементы должны находиться в состоянии равновесия. В результате прохождения электрического тока, налагаемого от внешнего источника через элементы, происходит их нагрев. При поступлении через титановую сетку паров углеводородов или другого горючего газообразного вещества на поверхность элементов происходит его каталитическое окисление на измерительном элементе. Тепловая энергия, образующаяся за счет сгорания горючего вещества на поверхности катализатора, еще больше уменьшает его электрическое сопротивление. В то же время, электрическое сопротивление компенсационного элемента остается практически неизменным, так как на его поверхности не происходит окисление горючего вещества из-за отсутствия катализатора. В результате такого разности величины сопротивлений в измерительной цепи сенсора получается дополнительное приращение величины тока по сравнению с фоновым, что становится пропорциональным концентрации определяемого компонента (полезный аналитический сигнал сенсора) при анализе выхлопных газов.

Изготовление термокаталитического элемента включает следующие операции: перемотка остеклованного платинового микропровода (ОПМ), изготовление из него спиралей, приварка спиралей к стойкам транзисторной колодки, нанесение на них носителя из оксида алюминия, а активного компонента на носитель, подбор чувствительных элементов, изготовление колпачков чувствительного элемента и сборка термокаталитического элемента [5].

Изготовление печатного плато включает в себя изготовление непосредственно самого плато для монтажа, подбор резисторов; электромонтаж мостовой схемы. Изготовление термокаталитического чувствительного элемента: установка чувствительных элементов в корпус термокаталитического элемента, сборка и монтаж электрического разъема.

Таким образом, созданный нами сенсор даёт возможность селективно определить в составе выхлопных газов диоксид углерода и углеводородов.

Список литературы:

1. Л.А. Обвинцева. Полупроводниковые металлооксидные сенсоры для определения химически активных газовых примесей в воздушной среде. Рос.Хим.ж. (Ж.Рос.хим.об-ва им. Д.И.Менделеева), 2008, т.LII, №2, С. 113.
2. Williams D.E. Sensors and Actuators B, 1999, v. 57, p 1-16.
3. Takada Tadashi, Tanjou Hiromasa, Saito Tatsuo, Harada Kenji. Sensors and Actuators B, 1995 v. 25, №-3, p. 548-551.
4. Муравьева С.И., Казнина Н.И., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. М.: Химия, 1988.
5. Абдурахманов Э., Тиллаев С., Даминов Г., Абдурахманов Б. Изучение влияния различных факторов на чувствительность термокаталитического сенсора. // Текущие проблемы аналитической химии и экологии: Материалы II Республиканской научно-практической конференции.-Самарканд, 2006.- Б.122 - 123.