2004年9月16日
研究人员俄亥俄州立大学正在开发一种传感器，可以帮助控制汽车、发电厂和其他燃烧过程的排放。
这个火柴头大小的设备是一个更小的传感器的原型，有一天可能会使控制燃烧的新方法成为可能。
俄亥俄州立大学化学教授和系主任Prabir Dutta说，新获得专利的传感器可以检测一种通常被称为氮氧化物的污染物的总量，它主要是氮氧化物和二氧化氮的结合。它还消除了一氧化碳的干扰，一氧化碳会导致传感器产生不准确的读数。
美国环境保护署希望控制氮氧化物的产生，因为这些化合物会造成地面臭氧、烟雾和酸雨。
市场上有很多气体传感器,所有新车都有某种形式的传感器符合排放标准,但新的传感器代表了一种进步,因为它可以挑选特定的气体组成的复杂混合物燃烧废气,少量检测这些化学物质,如此迅速。
俄亥俄州立大学的科学家们并没有从头设计一种新的传感器，而是采用了Dutta所说的“化学把戏”——他们在一个典型的电化学传感器上添加了一个创新的过滤器。他们用沸石(一种用作水软化剂的多孔矿物)制成了过滤器，并从原油中生产汽油。
分子筛通常被称为笼状固体或分子筛，Dutta解释说，因为固体具有微小的容器状结构，可以捕获其他化学物质或成为化学反应的场所。
“化学反应在这些笼子里发生，”他说。
虽然这些二氧化硅和氧化铝的化合物在自然界中可以找到，但科学家们在实验室中创造出专门用于特定任务的沸石。
Dutta和以前的研究生Nicholas Szabo设计了沸石过滤器，里面有催化剂，可以去除一氧化碳，并提供氮氧化物的混合，传感器可以很容易地检测到。氮氧化物通过过滤器到达接收信号的电极。萨博现在是宾夕法尼亚州约克市的导电技术公司的一名科学家。
传感器可以承受超过1000华氏度的温度，这是在发动机或熔炉附近工作的先决条件。在实验室测试中，该传感器准确检测到浓度超过百万分之100的氮氧化物的存在，这对汽车和发电厂的排放来说足够敏感。可以通过改变过滤器和传感器之间的温差来提高传感器的灵敏度，科学家们目前正在开发电极材料和催化剂来提高灵敏度。亚博网站下载
他们的目标是:开发一种传感器，能够探测到远低于百万分之百的浓度，杜塔说，未来更环保的发动机需要这种浓度。他说，飞机和电力应用的涡轮发动机也需要一个更灵敏的探测器。
该传感器目前只有半厘米(约四分之一英寸)宽，但科学家们希望最终能将其缩小数千倍。
“我们没有理由不能这样做，”Dutta说。
几家商业公司正在为不同的应用尝试这种传感器。
与此同时，俄亥俄州立大学材料科学与工程教授Henk Verweij正在研究传亚博网站下载感器封装亚博老虎机网登录，以使其更容易制造。机械工程教授、该大学汽车研究和智能交通中心(Center for Automotive Research And Intelligent Transportation)主任乔治·里佐尼(Giorgio Rizzoni)领导的一个团队正在测试它在监测汽车发动机方面的性能。
科学家们还在设计传感器，以检测二氧化碳、一氧化碳、氧气和各种碳氢化合物。
未来的计划包括将传感器小型化，并将它们制成阵列，以监测发电厂锅炉的燃烧过程。通过正确的软件，来自锅炉不同位置传感器的数据可以用来平衡单个燃烧器，以更好地控制排放和提高效率。该软件算法正在该大学的工业传感器和测量中心(CISM)开发，Dutta是该中心的联合主任。
位于俄亥俄州特温斯堡的通用电气公司工程主管卡尔·帕尔默和他的同事们将测试传感器阵列。
其他合作者包括材料科学与工程教授、CISM的创始主任Sheikh Akbar，以及物理学教授Bruce Pat亚博网站下载ton。亚博老虎机网登录
“这是一个真正的多学科项目，”Dutta说。“这是一个化学家不能单独完成的事情。”
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