一種發電廠及其實施方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電學領域，具體涉及一種發電廠及其實施方法。
【背景技術】
[0002]發電廠是指能夠將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能的工廠，目前有火力發電廠、水利發電廠、核能發電廠等。傳統發電廠即火力發電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他染料的化學能來生產電能。
[0003]發電廠在生產過程中會大量產生各種污染氣體，一般有氮氧化物、一氧化碳、硫化物等，容易對人員安全造成隱患。
【發明內容】
[0004]本發明針對【背景技術】存在的問題，提供一種發電廠及其實施方法。
[0005]本發明提供了以下的技術方案:
[0006]—種發電廠，在發電廠的發電設備外部位置設置氣體報警器，該氣體報警器由報警裝置和檢測裝置組成，檢測裝置是基于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。
[0007]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
[0008]—種發電廠的實施方法，在發電廠的發電設備外部位置設置氣體報警器，該氣體報警器由報警裝置和檢測裝置組成，檢測裝置是基于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，
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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 ；
[0013]e.將上步驟得到的基板放入馬弗爐高溫800°C燒結兩小時；
[0014]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。
[0015]優選的，
[0016](1)多孔釔穩定氧化鋯(YSZ)⑵制備:
[0017]采用雙槽電化學腐蝕法制備多孔結構YSZ ；
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；
[0023](2)敏感電極材料A制備:
[0024]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；
[0025]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；
[0026](3)敏感電極材料B制備:
[0027]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；
[0028]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；
[0029]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。
[0030]本發明的有益之處在于:
[0031]本發明通過在發電廠發電設備外部位置設置氣體報警器，該報警器的檢測裝置基于固體電解質型氣體傳感器，其對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，能及時地發現發電廠周邊環境的易燃易爆險情，具有很大的市場前景。
【附圖說明】
[0032]圖1為雙電槽電化學裝置示意圖；
[0033]圖2為本發明的發電廠的結構示意圖；
[0034]圖3為YSZ平板多孔結構示意圖；
[0035]圖4為本發明的氣體傳感器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]本發明技術發明的設計主要出于對以下幾點的考慮:
[0037]氣體傳感器
[0038]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。
[0039]固體電解質
[0040]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。
[0041]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。
[0042]釔穩定氧化鋯(YSZ)
[0043]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。
[0044]多孔結構YSZ
[0045]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。本發明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。
[0046]氧化鎢氣敏性質
[0047]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，會使其內部載流子濃度發生相應變化，表現為傳感器的電阻變化。氧化鎢氣敏傳感器氣體吸脫附產生電阻變化的機理即氣敏機理非常復雜，目前為止研究者們尚無統一的認識。研究表明，氧化鎢對N02、HS2、S02等多種氣體均有較好的氣敏特性。然而，單純的氧化鎢薄膜的靈敏度、選擇性等多有不足，本發明制備了氧化鎢納米顆粒，可以增加材料與待測氣體的接觸面積，提高靈敏度，此外，復合了對氣體吸附具有催化作用或選擇性的氧化鎳顆粒，提高了敏感電極對氮氧化物氣體的選擇性。
[0048]3]102氣敏性質
[0049]Sn02屬于η型半導體，由于氧空位或錫離子的存在，氣敏效應明顯，一般認為其氣敏機理是表面吸附控制型機理。在潔凈的空氣中加熱到一定的溫度時，02會在Sn02表面吸附，形成多種吸附氧物種，電子由Sn02晶粒向吸附氧轉移，在Sn02晶粒表面形成耗盡層，敏感材料的電導降低，而在暴露于還原性被檢測氣氛(H2、C0、碳氫化合物氣體)中時，被檢測氣體與吸附氧物種發生反應，Sn02晶粒表面或晶界處的吸附氧脫附，耗盡層變薄，從而引起電導增加，通過材料電導的變化來檢測氣體。本發明在Sn02納米薄膜基礎上添加Pt修飾，使其大大提高了對C0的檢測靈敏度。
[0050]對于釔穩定氧化鋯基NOx傳感器的敏感機理，當傳感器置于檢測氣體環境中時，三相界面(氧化鋯、電極、氣體)上會發生一系列化學反應，由于敏感電極與參考電極的催化速率不同，那么就會在敏感電極與參考電極之間形成一個電勢差，電勢差的大小反映了待測氣體的濃度大小，從而達到檢測氣體及其濃度的目的。由此可以知道，電極材料的電化學和化學催化活性，電極微結構等是敏感電極考慮的主要因素。
[0051]圖2為本發明的發電廠的結構示意圖，在發電廠10發電設備外部設置氣體傳感器
Ιο
[0052]實施例1:
[0053]—種發電廠的實施方法，在發電廠的發電設備外部位置設置氣體報警器，該氣體報警器由報警裝置和檢測裝置組成，檢測裝置是基于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(P