氧浓差电池的特性

氧浓差电池包括氧化锆固体电解质、铂金属电极及电极引线。为了达到准确称量的目的，对氧浓差电池各组成部件均有一定的要求。

(1) 对固体电解质的要求

①　高致密性。致密性是固体电解质的一个重要性质。实际制备的固体电解质，不可能是一块完整无缺的理想晶体，其中不可避免地会含有气孔和异质夹杂物。在固体电解质中，气孔和异质夹杂物会对氧离子的定向迁移运动造成很大阻力，从这个角度出发，要求固体电解质有较高的纯度。其物理比和气孔率越低越好，一般认为，高致密性固体电解质的气孔率应小于5%。

②　离子迁移率接近1。离子迁移率是说明固体电解质导电特性的参数。所谓离子迁移率是指一种离子迁移的电量与通过固体电解质总电量之比。在每种固体电解质中，可能存在载流子有阳离子、阴离子、自由电子和电子空穴。理想的固体电解质作为纯的离子导体，应该只有一种离子参与导电，对于氧离子固体电解质而言，就应该只有O^2-迁移电量，这时的离子迁移率为1。但实际上有相当数量的固体电解质，除了离子导电外，还存在一部分其他载流子参与导电，这样，固体电解质的离子迁移率就不能为1。为了是除了结果尽可能符合能斯特公式，要求固体电解质的离子迁移率应大于0.99。

③　稳定性。这里提出的稳定性包括热稳定性和化学稳定性，氧离子固体电解质属高温固体电解质，工作温度一般在600℃以上，这就要求固体电解质的性质、结构以及在于电极材料相接触的情况下，要有良好的化学稳定性。

④　抗热振性好。抗热振性是指固体电解质在温度迅速变化过程中不致破裂的性能，只一点在实际应用中十分重要。描述抗热振性有两种方法，其一是在某种骤冷骤热条件下，固体电解质材料出现裂缝的冷热循环次数。显然，循环次数越多，其抗热振性越好，一般由室温→800℃→室温，达十次循环才出现裂缝者为优品。其二是用固体电解质产生裂缝时的温度变化速度来衡量其抗热振性。若温度变化速度达60℃/S才出现裂缝，该材料被认为是优品。

(2) 对电极的要求  作为氧浓差电池的电极，它主要起到了引出电信号的作用，在材料上应满足以下要求：

①　与所用的氧离子固体电解质有良好的电接触；

②　电导率高；

③　熔点高，且在600℃以上高温下有良好的抗氧化、耐腐蚀能力；

④　与所用的氧离子固体电解质有相同的或相近的线膨胀系数；

⑤　具有多孔性，以便能使氧原子能够畅通无阻地从电极表面扩散到固体电解质表面；

⑥　能与所用的固体电解质牢固地黏附在一起。

基于以上要求，一般多选用金属铂做电极材料。铂电极在使用中的问题，主要是二氧化硫中毒，因此如果被测样气中含有SO2时应予以排除，否则铂电极SO2中毒后，会使测量出现较大误差。

铂电极的制作方法很多，但无论使用什么方法，都要保证电极的表面积大小适度，厚度适当，薄厚均匀。

引线结构  氧浓差电池的引线一般多采用涂层引线，即在涂敷电极时将电极延伸一些，然后用∅0.3-0.4mm的铂丝与涂层连接起来。由于金属丝与电极涂层之间存在接触电位，从而在测量结果中引入误差，所以，使用时应对能斯特公式进行修正。