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646-固态电解质NOx传感器技术原理与应用.docx

资料介绍

固态电解质NOx传感器技术原理与应用

引言

氮氧化物(NOx)是大气主要污染物之一,对环境和人体健康造成严重危害。在柴油车尾气处理、工业锅炉排放监测和城市空气质量监控等领域,NOx传感器是实现精准监测和排放控制的关键器件。固态电解质NOx传感器以其高灵敏度、良好的选择性和高温工作能力,在汽车尾气后处理系统(SCR)中发挥着不可替代的作用。本文系统介绍固态电解质NOx传感器的工作原理、材料体系、结构设计及典型应用。

NOx传感基本原理

目标气体

NOx主要包括NONO₂两种形态。在柴油车尾气和工业废气中,NO约占90%以上,NO₂约占10%。在催化转化器中,NONO₂之间可相互转化,因此NOx传感器通常需要同时检测两种气体。

混合电位检测机理

固态电解质NOx传感器主要采用混合电位工作模式。在YSZLSGM电解质上,工作电极对NOx具有催化活性,发生以下反应:

NO₂还原:$ NO_2 + 2e^- \rightarrow NO + O^{2-} $

NO氧化:$ NO + O^{2-} \rightarrow NO_2 + 2e^- $

同时,在工作电极上发生氧还原反应:$ O_2 + 4e^- \rightarrow 2O^{2-} $

NOx反应速率与氧反应速率不匹配时,形成混合电位,其大小与NOx浓度相关。


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