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电化学式气体传感器的特点



       目前,电化学传感器已经被广泛应用在了多个静态与移动应用场合,对场合内的多种气体监测起到了至关重要的作用。

       我司生产的一氧化碳变送器采用进口一线大品牌电化学监测元件,能够对一氧化碳浓度在0~1000ppm(默认)、0~2000ppm(其它量程亦可作)的环境中进行24小时不能间断测量, 加上经过仁科独有的补偿算法、多段标准气体标定,反应迅速灵敏,具有长寿命、高精度、高重复性和高稳定性的特点,且具有较强的抗干扰能力,其性能符合JJG915-2008《一氧化碳检测报警器检定规程》的产品要求。
 
 

       下面我们就通过一下3个方面,来详细了解到底什么是电化学式气体传感器:

1、工作原理

       大多数电化学气体传感器应用于扩散模式,在这种模式下,周围环境中的气体样本通过传感器正面的小孔进入传感器(通过气体分子自然流动)。而有些设备通过一个抽气泵将空气/气体样本抽进传感器内。在气孔部位安装有透气薄膜来阻挡水或油进入传感器内。传感器的测量范围和灵敏度可以通过在设计时调整进气孔尺寸随之变化。大一些的进气孔可以提高设备的灵敏度和分辨率,而小一些的进气孔虽然降低了灵敏度和分辨率,但是可增大测量范围。

2、设备构成

    (1)透气膜用于覆盖传感(催化)电极,在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。此类屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。这类传感器称为镀膜传感器。或者,也可以用高孔隙率特氟隆膜覆盖,而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。此类传感器称为毛管型传感器。除为传感器提供机械性保护之外,薄膜还具有滤除不需要的粒子的功能。为传送正的气体分子量,需要选择正确的薄膜及毛管的孔径尺寸。孔径尺寸应能够允许足量的气体分子到达传感电极。孔径尺寸还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。

    (2)选择电极材料很重要。电极材料应该是一种催化材料,能够长时间执行半电解反应。通常,电极采用贵金属制造,如铂或金,在催化后与气体分子发生有效反应。视传感器的设计而定,为完成电解反应,三种电极可以采用不同材料来制作。

   (3)电解质:电解质必须能够进行电解反应,并有效地将离子电荷传送到电极。它还必须参考电极形成稳定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。如果电解质蒸发过于迅速,传感器信号会减弱。

   (4)过滤器:有时候传感器前方会安装洗涤式过滤器以滤除不需要的气体。过滤器的选择范围有限,每种过滤器均有不同的效率度数。常用的滤材是活性炭。活性炭可以滤除多数化学物质,但不能滤除一氧化碳。通过选择正确的滤材,电化学传感器对其目标气体可以具有更高的选择性。

3、工作方法

       电化学传感器通过与被测气体产生化学反应并产出与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。气体会通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后通过疏水屏障层到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应,以形成充分的电信号,同时防止电解质漏出传感器。

       电化学式气体传感器是利用被测气体的电化学活性,将其电化学氧化或还原,从而分辨气体成分,检测气体浓度的。较常见的电化学传感器类型有原电池型(其工作原理类似于燃料电池)、恒定电位电解池型(在电流强制作用下工作,属库仑分析类传感器)等。目前,电化学传感器是检测有毒、有害气体最常见和最成熟的传感器。
 

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