Les défis du capteur d'oxyde d'azote

Environnement hostile

En raison de la température élevée de l'environnement de combustion, seuls certains types de matériaux peuvent fonctionner sur place. La majorité des NONx les capteurs développés ont été fabriqués à partir de céramique de type oxydes métalliques, les plus courants étant yttrie-stabilisé Zircone (YSZ), qui est actuellement utilisé dans les décennies capteur d'oxygène. Le YSZ est compacté en une céramique dense et conduit les ions oxygène (O^2-) aux températures élevées d'un tuyau d'échappement telles que 400 °C et plus. Pour obtenir un signal du capteur, une paire d'électrodes à haute température telles que des métaux nobles (platine, or, palladium) ou d'autres oxydes métalliques sont placés sur la surface et un signal électrique tel que le changement de tension ou de courant est mesuré en fonction de NONx concentration.

Haute sensibilité et durabilité requises

Les niveaux de NO sont autour de 100–2000 ppm (parties par million) et non₂ 20 à 200 ppm dans une plage de 1 à 10 % O₂. Le capteur doit être très sensible pour capter ces niveaux.

Les principaux défis du développement de capteurs sont la sélectivité, la sensibilité, la stabilité, la reproductibilité, le temps de réponse, la limite de détection et le coût. De plus, en raison de l'environnement difficile de la combustion, le débit de gaz élevé peut refroidir le capteur, ce qui altère le signal ou il peut délaminer les électrodes avec le temps et suie les particules peuvent dégrader les matériaux.

L'humidité est l'un des principaux défis auxquels sont confrontés ces capteurs de gaz. L'effet relatif sur la réponse du signal dépend fortement du type de capteur. Les capteurs électrochimiques sont pour la plupart immunisés contre l'effet de l'humidité car les molécules d'eau aident à réguler la concentration d'électrolyte, mais une exposition à long terme à un gaz sec peut réduire la concentration de solvant de l'électrolyte. Une sensibilité croisée élevée a été observée dans les capteurs de gaz en raison de la similitude du mécanisme d'échange d'électrons entre les gaz cibles et les molécules d'eau.