電化學(xué)傳感器的工作原理

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點擊量: 244628 來源: 上海圖緯工業(yè)儀器有限公司

  *早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀(jì)50年代,當(dāng)時用于氧氣監(jiān)測。到了20世紀(jì)80年代中期,小型電化學(xué)傳感器開始用于檢測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。目前,為保護(hù)人身**起見,各種電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于許多靜態(tài)與移動應(yīng)用場合。

  工作原理

  電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成,并由一個薄電解層隔開。

  氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng),然后是憎水屏障,*終到達(dá)電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),以形成充分的電信號,同時防止電解質(zhì)漏出傳感器。

  穿過屏障擴(kuò)散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),傳感電極可以采用氧化機(jī)理或還原機(jī)理。這些反應(yīng)由針對被測氣體而設(shè)計的電極材料進(jìn)行催化。

  通過電極間連接的電阻器,與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負(fù)極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產(chǎn)生電流,電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

  在實際中,由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng),傳感電極電勢并不能保持恒定,在經(jīng)過一段較長時間后,它會導(dǎo)致傳感器性能退化。為改善傳感器性能,人們引入了參考電極。

  參考電極安裝在電解質(zhì)中,與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應(yīng),同時測量反電極,測量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標(biāo)氣體。