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電化學傳感器的工作原理
更新時間:2024-02-01 點擊次數(shù):318

工作原理

  電化學傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成,并由一個薄電解層隔開。

  氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應,然后是憎水屏障,終到達電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應,以形成充分的電信號,同時防止電解質漏出傳感器。

  穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發(fā)生反應,傳感電極可以采用氧化機理或還原機理。這些反應由針對被測氣體而設計的電極材料進行催化。

  通過電極間連接的電阻器,與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產生電流,電化學傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

  在實際中,由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應,傳感電極電勢并不能保持恒定,在經過一段較長時間后,它會導致傳感器性能退化。為改善傳感器性能,人們引入了參考電極。

  參考電極安裝在電解質中,與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應,同時測量反電極,測量結果通常與氣體濃度直接相關。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標氣體。

  

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