(Invited) Solid State Electrochemical Gas Sensors: Fundamentals, Materials and Applications
Notice bibliographique
Résumé
Solid-state electrochemical gas sensor (SSEGS) typically functions on the principles based on galvanic cells i.e. the output signals (e.g., V, I etc.) provides the information on the gas of interest. Monitoring oxygen in automobiles is a good example of solid-state potentiometric gas sensors, where the potential difference (V) helps translate to determine air-to-fuel ratio.1 The generation of potential could be measured in three different configurations:2 (i) directly measuring mobile species (type I), (ii) indirectly measuring immobile components (type II), and (iii) analyzing other species by employing auxiliary solid-phases (type III). Fast Na+ and Li+ ion conducting Na-β”-alumina, NASICON-type and Li6BaLa2Ta2O12 garnet have been continuously investigated as potentiometric sensor.3,4 Although all these types cover wide range of gaseous concentration, the technique struggles on providing high resolution results at lower gas concentrations. On the other hand, amperometric (I) gas sensors are known to operate over a narrow range of gas concentrations with higher resolutions. However, both solid-state potentiometric and amperometric gas sensors face the challenges of not being able to accurately detect the industrially important gases (e.g., CO2, SOx, H2S, CH4) due to the cross-sensitivities and stability issues, particularly at high temperatures. In other words, these challenges demand new materials with better selectivity, sensitivity and stability under aggressive environments (e.g., high temperature, toxic gases). Unlike potentiometric and amperometric sensors, resistive-type (R) sensors cover large number of materials including ion, electron and mixed conducting semiconductor-based materials (e.g., SnO2, TiO2, CuO). The research on resistive-type sensors has been further extended to various p- and n-type semiconductor-based perovskites owing to their remarkable stability at elevated temperatures as well as excellent structural flexibility to accommodate desired dopants.5 Thus, this emphasizes the importance of fundamental research and improvements on materials’ characteristic properties to overcome the persisting challenges with SSEGS. Here, we attempt to discuss the transition from fast-ion conducting ceramics to semiconductor-based mixed conductors highlighting the necessity of SSEGSs for current industrial applications. References Wagner, C., Über den Mechanismus der elektrischen Stromleitung im Nernststift, Naturwissenschaften 1943, 31, 265-268. Weppner, W., Solid-state electrochemical gas sensors, Sens. Actuators 1987, 12, 107-119. Möbius, H.-H., Galvanic solid electrolyte cells for the measurement of CO2 concentrations, J. Solid State Electrochem. 2004, 8, 94-109. Zhu, Y.; Thangadurai, V.; Weppner, W., Garnet-like solid state electrolyte Li6BaLa2Ta2O12 based potentiometric CO2 gas sensor, Sens. Actuators, B 2013, 176, 284-289. Mulmi, S.; Thangadurai, V., Preparation, Structure and CO2 Sensor Studies of BaCa33Nb0.67−xFexO3−δ, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, B95-B101.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,046 | 0,041 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».