Khí hydrocacbon là một trong những loại khí rất độc hại với sức khỏe con người. Khi khối lượng nguyên tử hydrocacbon càng tăng thì độc tính của nó càng mạnh. Ví dụ như, nồng độ giới hạn cho phép đối với khí metan (CH4) là 10 mg/L còn đối với pentan (C5H12) chỉ là 2 mg/L. Ngoài ra, nó còn có khả năng tạo hỗn hợp gây nổ với không khí, dễ bốc cháy do ngọn lửa điện và các nguồn gây cháy khác. Vì thế trong luận văn này, tôi đã tiến hành khảo sát đặc trưng nhạy khí HC (bao gồm khí có khối lượng phân tử trung bình là Propan (C3H8) và khí có khối lượng phân tử lớn là n- Hexan (C6H14)).
Hình 3. 10: Đáp ứng trong 15, 30, 60 và 90 ppm C6H14 tại các nhiệt độ hoạt động 500, 550 và 600 oC của cảm biến: Pt/YSZ/ LaNiO3 (a); và Pt/YSZ/ LaNiO3-SmFeO3 (b).
Hình 3. 11: Sự phụ thuộc của độ thay đổi điện thế vào nồng độ khí C6H14 ở các nhiệt độ hoạt động khác nhau của cảm biến: Pt/YSZ/ LaNiO3 (a); và Pt/YSZ/ LaNiO3-
SmFeO3 (b).
Hình 3.10 là đường điện áp EMF của cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3 và Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3 đáp ứng với các nồng độ khí C6H14 (0-90 ppm) tại các nhiệt độ hoạt động 500, 550 và 600 o
C. Kết quả này cho thấy cả 2 loại cảm biến đều có đáp ứng với khí n-Hexan và có độ phân giải khí tốt. Thời gian hồi đáp của cả 2 loại cảm biến là rất nhanh chỉ cỡ khoảng 100s. Hình 3.11 thể hiện sự phụ thuộc của điện thế EMF vào nồng độ khí C6H14 tại các nhiệt độ hoạt động khác nhau của cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3 và Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3. Kết quả này cho thấy rằng, ở nhiệt độ hoạt động thấp (400-500 oC) cảm biến có độ nhạy lớn và khi nhiệt độ hoạt động tăng cao thì độ nhạy khí giảm. Tuy nhiên, có thể nhận thấy rằng độ dốc của đường “EMF- nồng độ khí C6H14” tăng theo nhiệt độ. Kết hợp kết quả trên hình 3.10 và hình 3.11 nhận thấy rằng tại vùng nhiệt độ hoạt động lân cận 500 oC cả 2 loại cảm biến thể hiện đặc trưng nhạy khí n-Hexan tốt nhất (đối với cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3 độ nhạy khoảng 5.5 mV và cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3 độ nhạy khoảng 70 mV, tại 90ppm khí). Trong 2 loại cảm biến thì Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3 có độ nhạy khí n- Hexan là cao hơn hẳn so với Pt/YSZ/LaNiO3 (độ nhạy gấp 13 lần).
Hình 3.12 là kết quả minh họa đáp ứng của cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3 và Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3 đối với 30, 60 và 90 ppm C3H8 tại nhiệt độ hoạt động 500, 550 và 600 oC. Kết quả này cho thấy, cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3 dường như không nhạy với khí C3H8, độ nhạy rất nhỏ chỉ cỡ 0.2-0.3 mV. Đối với cảm biến Pt/YSZ/LaNiO3-SmFeO3, có độ nhạy khí C3H8 là tốt hơn so với Pt/YSZ/LaNiO3 và tại nhiệt độ hoạt động là 500 oC cảm biến này cho độ nhạy khí là tốt nhất (độ nhạy cỡ 4
mV trong 90ppm khí). Tại nhiệt độ hoạt động thấp cảm biến có thời gian hồi đáp chậm và khi tăng nhiệt độ hoạt động lên 600 oC đã làm giảm thời gian đáp ứng và hồi phục.
Hình 3. 12: Đáp ứng trong 30, 60 và 90 ppm C3H8 tại các nhiệt độ hoạt động 500, 550 và 600 oC của cảm biến: Pt/YSZ/ LaNiO3 (a); và Pt/YSZ/ LaNiO3-SmFeO3 (b).