一種家庭煤氣管道及其制作方法技術

本發明專利技術公開了一種家庭煤氣管道及其制作方法，本發明專利技術通過在煤氣管道外壁設置固體電解質型氣體傳感器，對于危險氣體的檢測達到了出乎意料的靈敏度和超快的響應恢復速度，能及時地發現煤氣管道在使用過程中的易燃易爆險情，具有很大的市場前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機械領域，具體涉及。
技術介紹
管道是用管子、管子聯接件和閥門等聯接成的用于輸送氣體、液體等的裝置，煤氣管道，是用于運輸煤氣的管道，大多敷設在地下，家庭煤氣管道一般鋪設在墻體周邊或內部。管道煤氣給市民的生活帶來了極大的便利，同時管道煤氣也是具有一定毒性的爆炸性氣體，由于煤氣管道的故障、泄露、腐蝕等原因，會對居民生活安全造成很大的隱患。
技術實現思路
本專利技術針對
技術介紹
存在的問題，提供。本專利技術提供了以下的技術方案:—種家庭煤氣管道，在煤氣管道的外壁位置設置固體電解質型氣體傳感器，固體電解質型氣體傳感器包括加熱板、布置在加熱板上的釔穩定氧化鋯(YSZ)基板(1)和布置在YSZ基板上的鉑(Pt)參考電極(4)、敏感電極A (3)和敏感電極B (5)，其中敏感電極A和敏感電極B分別布置在Pt參考電極的兩側，敏感電極A的材質為氧化鎢納米顆粒摻雜納米氧化鎳粉，敏感電極B的材質為納米Sn02粉。優選的，所述YSZ基板為摻雜8mol % Y203，其物理大小為6mm*4mm*0.2mm,米用電化學方法腐蝕出兩個l*2mm區域的納米多孔結構，該結構分別用來放置敏感電極A和敏感電極B ;在YSZ基板的納米多孔區域上制作直徑0.1-0.3mm的鉑金圓點作為YSZ基板與電極的連結；敏感電極A和敏感電極B的厚度均為0.5mm，敏感電極B中SnOjfi米粉的粒徑為15_22nm0—種家庭煤氣管道的制作方法，在煤氣管道的外壁位置設置固體電解質型氣體傳感器，固體電解質型氣體傳感器包括多孔釔穩定氧化鋯(YSZ)基板，和布置在YSZ基板上的鉑(Pt)參考電極、敏感電極A和敏感電極B，其中敏感電極A和敏感電極B分別布置在Pt參考電極的兩側；其中，a.取YSZ基板先后用水和無水乙醇多次超聲清洗，烘干后待用；b.取鉑漿，在清洗過后的YSZ基板的中間制作l*2mm大小的細條狀鉑漿帶，在YSZ的多孔區域分別制作一個小的鉑漿圓點，大批量生產時，可以采用絲網印刷工藝；C.取三段鉑絲分別粘在YSZ片子的剛涂好鉑漿的區域，然后將YSZ基板放置在紅外燈下烘烤數小時；d.取適量敏感電極材料A、B，分別放入瑪瑙研缽中充分研磨后加入少量去離子水，調配成粘稠狀漿料A、B，分別將漿料A、B于基板多孔結構處涂上形成傳感器的兩個敏感電極A、B，厚度為0.5mm ；e.將上步驟得到的基板放入馬弗爐高溫800°C燒結兩小時；f.在“幾”形Pt加熱板印有Pt電極的一面均勻涂上一層無機膠，然后將加熱板與上步驟中得到的基板粘在一起，放入馬弗爐中200°C燒結20分鐘，取出，即得傳感器原型器件。優選的，(1)多孔釔穩定氧化鋯(YSZ)⑵制備:采用雙槽電化學腐蝕法制備多孔結構YSZ ；a.取YSZ平板(8mol % Y203摻雜，6mm*4mm*0.2mm)，先后用水和無水乙醇多次超聲清洗，烘干；b.配制預處理溶液:按照質量份數，1-1.8%茶皂素，2%蘋果酸，其余為純凈水，然后將YSZ平板投入其中，完全浸沒，在50-58°C條件下處理20-28min，隨后用微波處理2min，洗凈自然干燥備用；所述微波處理的參數為:2450MHz、65W，輻照2_5s，間隔lOmin，一共照射3_5次；c.配制腐蝕溶液，取HF(體積份數40% )和去離子水按體積比1:5，適量添加高錳酸鉀混合，放入雙電槽電化學裝置，腐蝕槽與夾具均為耐腐蝕的聚四氟乙烯材料，電極為柱狀金屬Pt，夾具將腐蝕槽分為兩個互不連通區域，夾具中央具有兩個l*2mm特定形狀的孔洞；d.腐蝕過程在黑暗條件下進行，裝置所用電源為恒流源，施加腐蝕電流密度為40mA/cm2，經過30min，在YSZ平板上形成兩個l*2mm區域的多孔結構⑵，制作完畢清洗后保存在無水乙醇中；(2)敏感電極材料A制備:a.合成氧化鎢納米顆粒:稱取1.5gNa2W04溶于45mL去離子水中，在攪拌情況下，滴加濃度為3mol/L的HC1溶液至鎢酸沉淀完全；然后離心分離，將沉淀物放入小燒杯中，加入30mL去離子水，再加入75gKN03，劇烈攪拌，形成漿糊狀物，在180°C下水熱反應12h，自然冷卻至室溫；將反應物(沉淀)用去離子水充分洗滌，再用乙醇洗滌，過濾，在80°C下脫水干燥，得到產物即氧化鎢納米顆粒；b.氧化媽納米顆粒摻雜氧化鎳:取質量比為3:1的氧化媽納米顆粒與納米鎳粉放入攪拌器中，使其充分混合；然后將混合材料放入真空管式爐中，加熱至300°C，保溫4h，使鎳粉充分氧化，最后自然降溫至室溫；(3)敏感電極材料B制備:a.首先將粒徑為15-22nm的SnOjfi米粉在80°C真空干燥箱中干燥12小時；b.稱取干燥的Sn02納米粉2.0g，然后向其中加入4.0ml氯鉑酸溶液，濃度為10mmol/L，浸漬完全后將其超聲15min，使其混合均勻；c.將混合物靜置6h，再放入真空干燥箱中在80°C干燥12h，干燥后將混合物在500°C下燒結12h，自然降至室溫，即得敏感電極B。本專利技術的有益之處在于:本專利技術通過在家庭煤氣管道外壁位置設置固體電解質型氣體傳感器，對于危險氣體的檢測達到了出乎意料的靈敏度和超快的響應恢復速度，能及時地發現家庭煤氣管道在使用過程中的易燃易爆險情，具有很大的市場前景。【附圖說明】圖1為雙電槽電化學裝置示意圖；圖2為本專利技術的家庭煤氣管道的結構示意圖；圖3為YSZ平板多孔結構示意圖；圖4為本專利技術的氣體傳感器的結構示意圖。【具體實施方式】本專利技術技術專利技術的設計主要出于對以下幾點的考慮:氣體傳感器氣體傳感器主要是指能夠在空氣或某一特性的環境內，將目標氣體的種類及濃度等按照一定的規律轉化為可檢測信號的一種器件或裝置。檢測的方式主要有測試電流、電阻、電位、熱量、溫度等。根據氣敏傳感器的工作特性，主要分為半導體式、固體電解質式等。固體電解質固體電解質類氣體傳感器一般都是電化學型傳感器，主要由電解質、敏感電極和參考電極組成，電解質是其重要組成部分。根據載流子的不同，導體可以分為電子導體和離子導體，后者即電解質，除了一般的液體電解質，還有一些離子晶體也具有高的離子導電率，這類固體導電體被稱作固體電解質(solidelectrolyte)，包括陶瓷、玻璃、無機金屬鹽和一些有機高分子材料。固體電解質中導電離子可以為陽離子也可以是陰離子，其主要是由材料本身的缺陷決定的。釔穩定氧化鋯(YSZ)穩定氧化鋯/釔穩定氧化鋯(YSZ)是最有用的一種固體電解質，常溫下，氧化鋯(Zr02)是一種單斜晶體，離子導電率很低，當摻雜入適量的二價或三價立方對稱氧化物(Y203、MgO、CaO、Sc203)對其進行處理，可以表現出離子導電性，具有高的氧離子導電率、優異的化學穩定性、以及熱穩定性和機械性，在固體氧化物燃料電池和氣體傳感器領域已被廣泛應用。多孔結構YSZ多孔結構YSZ在元素組成上看依然是由原來互聯的原子組成，但是具有獨特的多孔疏松結構。其比表面積大，利于氣體在三相界面(氧化鋯、電極、氣體)上發生反應，提高靈敏度。本專利技術采用雙槽電化學腐蝕法制備YSZ的多孔區域，制作過程簡單，多孔區域形貌易控制。氧化鎢氣敏性質氧化鎢為η型金屬氧化物半導體，是一種表面電阻控制型氣敏材料。氧化鎢晶體表面的原子性質活躍，容易吸附氣體分子，而氣體分子吸附在晶體表面時，會使其內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種家庭煤氣管道，其特征在于，在煤氣管道的外壁位置設置固體電解質型氣體傳感器，固體電解質型氣體傳感器包括加熱板、布置在加熱板上的釔穩定氧化鋯(YSZ)基板和布置在YSZ基板上的鉑(Pt)參考電極、敏感電極A和敏感電極B，其中敏感電極A和敏感電極B分別布置在Pt參考電極的兩側，敏感電極A的材質為氧化鎢納米顆粒摻雜納米氧化鎳粉，敏感電極B的材質為納米SnO2粉。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖白玉，
申請(專利權)人：肖白玉，
類型：發明
國別省市：浙江;33