(文章來(lái)源:Winsen傳感)
最早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀(jì)50年代,當(dāng)時(shí)用于氧氣監(jiān)測(cè)。到了20世紀(jì)80年代中期,小型電化學(xué)傳感器開(kāi)始用于檢測(cè)PEL范圍內(nèi)的多種不同有毒氣體,并顯示出了良好的敏感性與選擇性。電化學(xué)傳感器通過(guò)與被測(cè)氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號(hào)來(lái)工作。
1、原電池型氣體傳感器,工作電極和對(duì)電極由電解液隔開(kāi)并經(jīng)由一個(gè)很小的電阻與外電路連通,當(dāng)氣體進(jìn)入傳感器后,在工作電極表面進(jìn)行氧化或者還原反應(yīng),產(chǎn)生電流通過(guò)外電路流經(jīng)兩個(gè)電極。電流的大小與氣體濃度成正比,可通過(guò)電路中的負(fù)載電阻予以測(cè)量。
若使反應(yīng)能夠發(fā)生,工作電極的電位必須維持在一定范圍內(nèi)。隨著氣體濃度的增大,反應(yīng)產(chǎn)生的電流增大,對(duì)電極極化程度增強(qiáng),電位增加,導(dǎo)致工作電極電位升高。工作電極:2CO+2H2O→2CO2+4H++4e-;對(duì)電極:O2+4H + →2H2O-4e-;總反應(yīng):CO+O2 →CO。
2、定電位電解型氣體傳感器,定電位電解型傳感器又分為無(wú)偏壓傳感器(零偏壓傳感器)和帶偏壓傳感器,無(wú)偏壓傳感器,由于原電池型傳感器工作電極易隨對(duì)電極極化而極化,故引入了參比電極,通過(guò)外電路維持工作電極和參比電極之間電勢(shì)恒定,參比電極無(wú)電流流過(guò),克服了原電池型傳感器線性范圍窄等缺點(diǎn)。
工作電極:2CO+2H2O→2CO2+4H++4e-。對(duì)電極:O2+4H + →2H2O-4e-,總反應(yīng):CO+O2 →CO2,遇到還原性氣體(如硫化氫、二氧化硫等)時(shí),反應(yīng)信號(hào)為正,遇到氧化性氣體(如氯、二氧化氮、臭氧)時(shí),反應(yīng)信號(hào)為負(fù)。帶偏壓傳感器,工作電極:C2H4O+2H2O→C2H4O3+4H++4e-,對(duì)電極:O2+4H + →2H2O+4e-,總反應(yīng):C2H4O+O2→C2H4O3。
二者區(qū)別:無(wú)偏壓傳感器工作電極與參比電極之間偏壓為0mv;帶偏壓傳感器工作電極與參比電極之間偏壓為300mv;。所以,在儲(chǔ)存時(shí),無(wú)偏壓傳感器工作電極與參比電極需短路儲(chǔ)存,而帶偏壓傳感器三個(gè)電極之間不短路
濃差電池型傳感器是基于固體電解質(zhì)兩邊氧分壓的差異而產(chǎn)生濃差電勢(shì)的原理制成的傳感器。通過(guò)濃差電勢(shì)的大小反應(yīng)氧氣濃度。
電化學(xué)傳感器主要性能與影響因素,靈敏度影響靈敏度因素主要有:催化劑活性、進(jìn)氣量、電解液導(dǎo)電能力、環(huán)境溫度等響應(yīng)恢復(fù)影響響應(yīng)恢復(fù)速度的因素主要有:催化劑活性、電解液導(dǎo)電能力、氣室結(jié)構(gòu)、氣體特性等選擇性/交叉干擾影響選擇性的因素有:催化劑種類、電解液、偏置電壓、過(guò)濾器等。
重復(fù)性/長(zhǎng)期穩(wěn)定性影響重復(fù)性的因素有:電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電解液穩(wěn)定性、氣路穩(wěn)定性等。高低溫性能影響高低溫穩(wěn)定性的因素有:催化劑活性、電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、氣體特性。電化學(xué)傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。為保護(hù)人身安全起見(jiàn),各種電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于許多靜態(tài)與移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。
電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)域的氣體檢測(cè),可檢測(cè)臭氧、甲醛、一氧化碳、氨氣、硫化氫、二氧化硫、二氧化氮、氧氣等多種氣體,常用于便攜式儀表和氣體在線監(jiān)測(cè)儀表中。
(責(zé)任編輯:fqj)
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