Els reptes del sensor d'òxid de nitrogen

Ambient dur

A causa de l'alta temperatura de l'entorn de combustió, només alguns tipus de material poden funcionar in situ. La majoria de NOx els sensors desenvolupats s'han fet de ceràmic tipus òxids metàl·lics, sent el més habitual ittria-estabilitzat zirconi (YSZ), que s'utilitza actualment des de fa dècades Sensor d’oxigen. El YSZ es compacta en una ceràmica densa i condueix ions d'oxigen (O²⁻) a les altes temperatures d'un tub d'escapament com a 400 °C i més. Per obtenir un senyal del sensor un parell d'elèctrodes d'alta temperatura com ara metalls nobles (platí, or, O pal · ladi) o altres òxids metàl·lics es col·loquen a la superfície i es mesura un senyal elèctric com ara el canvi de tensió o corrent en funció de NOx concentració.

Es requereix alta sensibilitat i durabilitat

Els nivells de NO són ​​al voltant de 100-2000 ppm (parts per milió) i NO₂ 20–200 ppm en un rang d'1–10% O₂. El sensor ha de ser molt sensible per captar aquests nivells.

Els principals reptes en el desenvolupament del sensor són la selectivitat, la sensibilitat, l'estabilitat, la reproductibilitat, el temps de resposta, el límit de detecció i el cost. A més, a causa del dur entorn de combustió, l'elevat cabal de gas pot refredar el sensor que altera el senyal o pot delaminar els elèctrodes amb el temps i sutge les partícules poden degradar els materials.

Un dels principals reptes als quals s'enfronten aquests sensors de gas és la humitat. L'efecte relatiu sobre la resposta del senyal és molt subjectiu pel tipus de sensor. Els sensors electroquímics són majoritàriament immunes a l'efecte de la humitat, ja que les molècules d'aigua ajuden a regular la concentració d'electròlits, però l'exposició a llarg termini al gas sec pot reduir la concentració de dissolvent de l'electròlit. S'ha observat una gran quantitat de sensibilitat creuada als sensors de gas a causa de la similitud en el mecanisme d'intercanvi d'electrons entre els gasos diana i les molècules d'aigua.