Development of electro-chemical gas sensors for the air pollution control

Développement de capteurs de gaz électro-chimiques pour le contrôle de la pollution de l'air

• Auteur / Autrice : Elena Billi
• Direction : Gilbert Fantozzi, Laura Montanaro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Lyon, INSA en cotutelle avec Politecnico di Torino
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution -- Lutte contre

Zircone

Microscopie électronique

Détecteurs électrochimiques

Résumé

Deux capteurs de gaz en matériau céramique, développés par sérigraphie, ont été considérés. Le premier est capable de détecter les concentrations de CO et Nox dans les procédés de combustion et pour augmenter la durabilité une couche protectrice en alumine alpha a été déposée par sérigraphie sur l'élément sensible du capteur. Pour minimiser les interactions possibles entre les couches, une nouvelle formulation de l'encre sérigraphie a été réalisée. L'autre capteur est un dispositif pour la détection de CO₂ pour le contrôle des aires urbaines : les matériaux sensibles, Nasicon et zircone yttriée, sont déposés par sérigraphie comme couches superposées. Après le traitement thermique ce capteur ne fonctionne pas à cause d'une réaction d'interface entre les couches. Cette réaction a été étudiée par MEB et MET et est inévitable. Donc le capteur a été réalisé en substituant le Nasicon par l'alumine béta et il présente une bonne sensibilité et stabilité.

Two ceramic gas sensors, developed by screen-printing technique, are considered. The first is able to detect CO and Nox concentrations in combustion processes and, to increase its durability, a alpha-alumina protective layer was deposited by screen-printing on the sensor sensing element. The alpha-alumina screen-printable ink was realised with a new formulation to minimise the possible interactions between the layers. The other sensor is a device for CO₂ monitoring in urban areas: the sensing materials, Nasicon and Yttria stabilised zirconia, are deposited as overlapped films. After the thermal treatment this sensor doesn't work because of an interface reaction between the layers. This reaction is studied by SEM and TEM and is not avoidable. Then the sensor is realised by substitution the Nisicon film with a beta-alumina one and it shows good sensibility and stability.