电化学式气体传感器的原理说明

发布日期:
2020-12-14

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      基于电化学原理工作的传感器其就是两电极系统。其检测电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。当气体扩散进入传感器后,在检测电极表面进行氧化或还原反应,产生电流并通过外电路流经两个电极。该电流的大小与气体的浓度有一定的比例关系,可通过外电路的负荷电阻予以测量。

 电化学式气体传感器的原理说明

       如上图,传感器由贵金属催化剂的检测电极、对电极与离子传导体构成。以CO气体为例,当被测气体存在时,在检测电极催化剂上与空气中的水蒸气发生(1)式所示的反应。

CO + H2O → CO2+ 2H+ + 2e- …(1)

       检测电极与对电极接通电流(短路)后,检测电极产生的质子(H+)与同时产生的电子(e-)分别通过离子传导体与外部电线(引线)各自到达对电极,在对电极上与空气中的氧之间发生(2)式所示的反应。

(1/2)O2 + 2H+ + 2e- → H2O …(2)

      也就是说此传感器构成了由(1)(2)反应式形成的(3)反应式的全电池反应,可以认为是将气体作为活性物质的电池。

CO + (1/2)O2 → CO2 …(3)

      当做气体传感器使用时,接通检测电极与对电极的电流,来测定其短路电流,然后根据电流跟气体的比例关系测定气体的浓度。

 


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