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一氧化碳氣體傳感器原理反應示意圖

發表時間:2021-07-30 18:01【 閱讀量:-查看手機網址
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  電化學型氣體傳感器是具有兩個電極的電流型燃料電池。雙電極氣體傳感器的基本組件是工作(感應)電極、反電極和它們之間的離子導體。當一氧化碳(CO)等有毒氣體與工作電極接觸時,CO氣體會通過與空氣中的水分子發生化學反應在工作電極上發生氧化(見公式1)。

電化學式氣體傳感器及化學反應示意圖

  CO+H 2 O→CO 2+2H++2e–…(1)


  通過短路連接工作電極和對電極將使工作電極上產生的質子(H+)通過離子導體流向對電極。此外,產生的電子通過外部布線移動到對電極。與空氣中的氧氣反應將發生在對電極上(見公式2)。


  (1/2)O 2+2H++2e–→H 2 O…(2)


  整個反應如方程式3所示。Figaro電化學型氣體傳感器像電池一樣工作,氣體是整個電池反應的活性材料。


  CO+(1/2)O 2→CO 2…(3)


  通過測量工作電極和對電極之間的電流,我們可以測量等效的測量氣體讀數。所以這種電化學電池可以用作氣體傳感器。


  一氧化碳檢測的理論方程


  為了測量傳感器的輸出電流,它必須連接到外部電路。通過用擴散膜控制氣體流向工作電極,流過外電路的輸出電流將與氣體濃度成正比(見公式4和右圖)。氣體濃度與傳感器輸出的線性關系使該技術成為氣體傳感應用的理想選擇。


  I=F×(A/σ)×D×C×n…(4)


  其中:


  I:傳感器輸出

  F:法拉第常數

  A:擴散膜的表面積

  σ:擴散膜的厚度

  D:氣體擴散系數

  C:氣體濃度

  n:反應電子數

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