Etude et mise au point d'un capteur de gaz pour la detection sélective de NOx en pot d'échappement automobile

Developpement of a selective NOx gas sensor for automotive exhaust application

• Auteur / Autrice : Jing Gao
• Direction : Christophe Pijolat, Jean-Paul Viricelle, Philippe Vernoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 28/06/2011
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : MEAS France - Humirel
• Jury : Président / Présidente : Gilbert Blanchard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Viricelle, Philippe Vernoux, Alain Seube
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Duprez, Francis Ménil

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution

Polarisation (électricité)

Sérigraphie

Oxydes d'azote

Thèses et écrits académiques

Véhicules automobiles -- Capteurs

Mots clés libres

Capteur de gaz

Capteur potentiométrique

NOx

Filtre catalytique

Polarisation

Échappement automobile

Gas sensor

Potentiometric sensor

NOx

Catalytic filter

Polarisation

Automotive exhaust control

Résumé

Afin de contrôler l’émission totale des NOx dans l’échappement automobile, un capteur potentiométrique à base de zircone stabilisée à l’yttrium a été développé par la technique de sérigraphie. Il est montré que l’utilisation d’un filtre catalytique, déposé directement sur l’élément sensible, permet d’éliminer les interférences venant d’autres gaz réducteurs dans l’échappement, en particulier monoxyde de carbone (CO), hydrogène (H2), hydrocarbures (CxHy) et ammoniac (NH3). En plus, il est possible de fixer avec le filtre catalytique le rapport NO/NO2 correspondant à l’équilibre thermodynamique. Par conséquent la réponse du capteur n’est plus dépendante du rapport NO/NO2, mais seulement de la température. De plus, la sensibilité et la sélectivité du capteur à NO2 peut considérablement être améliorée en appliquant un courant de polarisation.

In order to monitor the total NOx emission in car exhausts, a potentiometric gas sensor based on yttria-stabilized zirconia (YSZ) has been developed by screen-printing technology. It is shown that the use of a catalytic filter directly deposited on the sensing element can successfully eliminate the interferences coming from other reducing gas species in the automotive exhaust such as carbon monoxide (CO), hydrogen (H2), hydrocarbons (CxHy) and ammoniac (NH3). Furthermore, another advantage of the catalytic filter is its capacity to fix the NO/NO2 ratio according to the thermodynamic equilibrium. In that way, the sensor response is no longer dependent on the NO/NO2 ratio in the exhaust, but only dependent on the temperature. Finally, the application of a polarisation current can enhance considerably the selectivity and sensitivity of the sensor towards NO2.