電化學(xué)氣體傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理

01電化學(xué)型氣體傳感器的結(jié)構(gòu)

電化學(xué)式氣體傳感器，主要利用兩個電極間的化學(xué)電位差，一個在氣體中測量氣體濃度，另一個是固定的參比電極。

電化學(xué)式傳感器采用恒電位電解方式和伽伐尼電池方式工作，有液體電解質(zhì)和固體電解質(zhì)，而液體電解質(zhì)又分為電位型和電流型。電位型是利用電極電勢和氣體濃度之間的關(guān)系進行測量；電流型采用極限電流原理，利用氣體通過薄層透氣膜或毛細(xì)孔擴散作為限流措施，獲得穩(wěn)定的傳質(zhì)條件，產(chǎn)生正比于氣體濃度或分壓的極限擴散電流。

電化學(xué)傳感器有兩電極和三電極結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于有無參比電極。

兩電極CO傳感器沒有參比電極，結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計和制造，成本較低適用于低濃度CO的檢測和報警；兩電極電化學(xué)CO傳感器主要由電極、電解液、電解液的保持材料、除去干涉氣體的過濾材料、管腳等零部件組成。

電化學(xué)氣體傳感器

三電極CO傳感器引入?yún)⒈入姌O，使傳感器具有較大的量程和良好的精度，但參比電極的引入增加了制造工序和材料成本，所以三電極CO傳感器的價格高于兩電極CO傳感器，主要用于工業(yè)領(lǐng)域。

02電化學(xué)型氣體傳感器的工作原理

電化學(xué)氣體傳感器是一種化學(xué)傳感器，按照工作原理一般分為：

a、在保持電極和電解質(zhì)溶液的界面為某恒電位時，將氣體直接氧化或還原，并將流過外電路的電流作為傳感器的輸出；

b、將溶解于電解質(zhì)溶液并離子化的氣態(tài)物質(zhì)的離子作用與離子電極，把由此產(chǎn)生的電動勢作為傳感器輸出；

c、將氣體與電解質(zhì)溶液反應(yīng)而產(chǎn)生的電解電流作為傳感器輸出；

d、不用電解質(zhì)溶液，而用有機電解質(zhì)、有機凝膠電解質(zhì)、固體電解質(zhì)、固體聚合物電解質(zhì)等材料制作傳感器。

03電化學(xué)型氣體傳感器的檢測

電化學(xué)型氣體傳感器可分為原電池式、可控電位電解式、電量式和離子電極式四種類型。

a、原電池式氣體傳感器通過檢測電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)，市售的檢測缺氧的儀器幾乎都配有這種傳感器。

b、可控電解式傳感器是通過檢測電解時流過的電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)，和原電池式不同的是，需要由外界施加特定電壓，除了能檢測CO、NO、NO2、O2、SO2等氣體外，還能檢測血液中的氧體積分?jǐn)?shù)。

c、電量式氣體傳感器是通過被測氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)。

d、離子電極式氣體傳感器出現(xiàn)得較早，通過檢測離子極化電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)。電化學(xué)式氣體傳感器主要的優(yōu)點是檢測氣體的靈敏度高、選擇性好。

綜上所述，不同種類的氣體傳感器適用于不同氣體檢測與控制的需求，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，尤其是綠色環(huán)保理念的不斷加強，氣體傳感器技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用必將具有非常廣闊的發(fā)展前景。

審核編輯：湯梓紅