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一氧化碳气体传感器原理反应示意图

发表时间:2021-07-30 18:01【 阅读量:-

  电化学型气体传感器是具有两个电极的电流型燃料电池。双电极气体传感器的基本组件是工作(感应)电极、反电极和它们之间的离子导体。当一氧化碳(CO)等有毒气体与工作电极接触时,CO气体会通过与空气中的水分子发生化学反应在工作电极上发生氧化(见公式1)。

电化学式气体传感器及化学反应示意图

  CO+H 2 O→CO 2+2H++2e–…(1)


  通过短路连接工作电极和对电极将使工作电极上产生的质子(H+)通过离子导体流向对电极。此外,产生的电子通过外部布线移动到对电极。与空气中的氧气反应将发生在对电极上(见公式2)。


  (1/2)O 2+2H++2e–→H 2 O…(2)


  整个反应如方程式3所示。Figaro电化学型气体传感器像电池一样工作,气体是整个电池反应的活性材料。


  CO+(1/2)O 2→CO 2…(3)


  通过测量工作电极和对电极之间的电流,我们可以测量等效的测量气体读数。所以这种电化学电池可以用作气体传感器。


  一氧化碳检测的理论方程


  为了测量传感器的输出电流,它必须连接到外部电路。通过用扩散膜控制气体流向工作电极,流过外电路的输出电流将与气体浓度成正比(见公式4和右图)。气体浓度与传感器输出的线性关系使该技术成为气体传感应用的理想选择。


  I=F×(A/σ)×D×C×n…(4)


  其中:


  I:传感器输出

  F:法拉第常数

  A:扩散膜的表面积

  σ:扩散膜的厚度

  D:气体扩散系数

  C:气体浓度

  n:反应电子数

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