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电化学传感器的工作原理是什么
发布时间2017/7/7 11:30:57 阅读次数:834次
  电化学传感器起先是用于检测pel范围内的有毒气体的一种传感器,目前为了人身安全的考虑各种的电化学传感器现在都广发的应用于许多的静态和移动的应用场合当中。大家对于电化学传感器的工作原理都有过了解吗,今天小编就来为大家具体介绍一下电化学传感器的工作原理吧。
  电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生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(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。
  气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后是憎水屏障,终到达电极表面。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。
  穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。
  通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流,电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。
  在实际中,由于电极表面连续发生电化发应,传感电极电势并不能保持恒定,在经过一段较长时间后,它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能,人们引入了参考电极。
  参考电极安装在电解质中,与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应,同时测量反电极,测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。
  电化学传感器早期用于氧气监测,现在为保护人身安全起见,各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。我们在使用电化学传感器的时候对于它的工作原理都有具体了解过吗?这对于用户的使用是非常重要的。今天小编就来为大家介绍一下电化学传感器的工作原理吧,希望可以帮助到大家。
  工作原理
  电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生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(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。
  气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后是憎水屏障,终到达电极表面。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。
  穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。
  通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流,电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。
  在实际中,由于电极表面连续发生电化发应,传感电极电势并不能保持恒定,在经过一段较长时间后,它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能,人们引入了参考电极。
  参考电极安装在电解质中,与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应,同时测量反电极,测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。
  电化学传感器的基本元件为:一个工作(或传感)电极、一个极板,通常还包括一个参考电极。上述电极附于传感器箱内,衬以液体电解质。工作电极位于一块特氟纶薄膜的内面上,有多孔供气流穿过,但电解液无法渗透。
  气体扩散后进入传感器并穿过薄膜到达电极。气体到达电极后将发生电化学反应——或为氧化,或为压缩,依气体类型而定。例如,一氧化碳可能被氧化为二氧化碳;氧可能被压缩为水。氧化反应使电子通过外电路从工作电极流向极板;与此相反,压缩反应使电子从极板流向工作电极。上述电子流构成电流,并与气体浓度互成比例。仪器内的电子根据校准对电流进行检测及放大,并对输出进行测量。仪器继而向有毒气体传感器显示气体浓度,如:有毒气体传感器以百万分浓度(ppm)显示,氧传感器以百分比含量显示。
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