Výzvy senzora oxidu dusíka

Drsné prostredie

V dôsledku vysokej teploty spaľovacieho prostredia môžu fungovať len určité druhy materiálov in situ, Vačšina z NOx vyvinuté senzory boli vyrobené z keramický oxidy kovov typu, pričom najbežnejšie sú yttria- stabilizovaný zirkón (YSZ), ktorý sa v súčasnosti používa už niekoľko desaťročí senzor kyslíka. YSZ je zhutnený do hustej keramiky a vedie kyslíkové ióny (O^2-) pri vysokých teplotách výfuku, ako je 400 °C a viac. Na získanie signálu zo snímača sa používa dvojica vysokoteplotných elektród, ako sú ušľachtilé kovy (platina, zlato, Alebo paládium) alebo iné oxidy kovov sa umiestnia na povrch a meria sa elektrický signál, ako je zmena napätia alebo prúdu ako funkcia NOx koncentráciu.

Vyžaduje sa vysoká citlivosť a odolnosť

Hladiny NO sa pohybujú okolo 100 – 2000 ppm (dielov na milión) a NIE₂ 20–200 ppm v rozsahu 1–10 % O₂. Senzor musí byť veľmi citlivý, aby zachytil tieto úrovne.

Hlavnými výzvami pri vývoji senzorov sú selektivita, citlivosť, stabilita, reprodukovateľnosť, čas odozvy, limit detekcie a náklady. Okrem toho v dôsledku drsného prostredia spaľovania môže vysoký prietok plynu ochladzovať snímač, ktorý mení signál, alebo môže časom delaminovať elektródy a sadze častice môžu materiály znehodnotiť.

Jednou z hlavných výziev, ktorým čelia takéto plynové senzory, je vlhkosť. Relatívny vplyv na odozvu signálu je vysoko subjektívny od typu snímača. Elektrochemické senzory sú väčšinou odolné voči vplyvu vlhkosti, pretože molekuly vody pomáhajú regulovať koncentráciu elektrolytu, ale dlhodobé vystavenie suchému plynu môže znížiť koncentráciu rozpúšťadla v elektrolyte. Vysoká miera krížovej citlivosti bola pozorovaná v plynových senzoroch kvôli podobnosti mechanizmu výmeny elektrónov medzi cieľovými plynmi a molekulami vody.