Video在线视频

好 下面我们介绍电化学式

气体传感器

半导体气敏传感器

它的灵敏度比较高

但是稳定性比较差

工作温度大多数在300度以上

需要加热装置

那么相对而言

电化学式传感器

既能满足一般检测中

对灵敏度和准确性的需要

又具有体积小

操作简单 携带方便

可以用于现场检测

以及价格低廉等优点

所以在目前已有的

各类气体检测设备中

电化学传感器占有很重要的

一个地位

电化学传感器

与能斯特响应

或者法拉第常数有关

按照工作原理

一般可以分为下面几个类似

第一类

保持电极和电解液的界面

为恒定电位

将气体直接氧化或者还原

将流过外电路的电流

作为传感器的输出

如 恒定电位电解池型

气体传感器

第二类

将溶解于电解质溶液

并离子化的气态物质的离子

作用离子电极

把由此产生的电动势作为

传感器的输出

如 离子电极式气体传感器

第三类是讲

气体与电解质溶液反应

而生成的电解电流

作为传感器的输出

如 电量式气体传感器

第四类是使用有机电解质

有机凝胶或者电解质

或者固态电解质等电解质材料

制作的传感器

如 浓差电极式气体传感器

下面我们介绍两种主要的

电化学传感器

第一个是恒电位电化学传感器

如图所示

在工作电极和对比电极之间

保持一个恒定的电位

电位的大小可以根据不同的

被测气体进行变化

根据不同的气体

有选择地在电极上进行

氧化还原反应

在恒电位条件下

通过测量通过电解质的电流

就可以测量被测气体的浓度

那么它这个被测气体浓度

跟电流之间的关系

如这个公式所示

在式中I表示是电解电流

n是每个mol气体

所产生的电子数

F是法拉第常数

A是气体扩散面积

D是扩散系数

C是电解质溶液中

电解的气体浓度δ

是扩散层的厚度

在同一传感器中

n F A D及δ是一定的

所以电解电流与气体

只与气体的浓度成正比

而我们介绍的另外一个电化学型

气体传感器是浓差电化学型

氧传感器

那么它的原理如图所示

所使用的固体电解质材料

是氧化锆

那么在氧化锆的两边

我们是有铂电极

多孔的铂电极作为催化材料

那么这个两边

它的氧的浓度是不一样的

这边是已知氧的浓度的气体

另外一个在左边是被测气体的

未知的氧浓度的气体

那么在由于铂电极的催化作用

那么在因为两个不同浓度的气体

它在两面会形成一定的浓差电势

那么这个浓差电势有能斯特方程

所决定

那么这个公式里面

E就是我们传感器的浓差电势

R是气体常数

T是工作温度

F是法拉第常数

然后PO2（I）这边是

气体参比氧分的分压值

PO2（II）这边是

气体的被测氧的分压值

目前这个浓差式氧化锆

氧传感器已经被广泛应用于

汽车的空燃比的控制之中

下面是一个

一种基于氧化锆的氮氧化物

传感器的一个结构图

那么在这个图里面

我们看到

电化学传感器

它也有个加热器

是用铂做的加热器

另外一个

它也有我们的敏感电极

氧化氮的敏感电极

还有氧的敏感电极

还有个参值电极

那么它的这个传感器的特点

它是含有一个叫催化电极

也就是说它把首先把一些

一氧化碳或者二氧化碳

这样的气体

它要转换成氧气

然后进入这边

另外一个呢

还有一个叫氧化氮的转换电极

它是把二氧化氮

我们都可以转换到

一氧化氮进行测量

最后所以这个传感器

我们把所有的一氧化氮

和二氧化氮气体

都转换成一氧化氮气体进行转换

所以它叫是一种全能的

氮氧化物的一个传感器

那么这是它的一个测试曲线

在不同浓度下

它的输入在20到60mV之间

下面我们对电化学式

气体传感器的特性

进行一个小节

它主要适用于检测有毒

有害性气体

比如一氧化碳 二氧化碳

一氧化氮 二氧化氮等

它的优点是灵敏度高

响应速度快

它的缺点是对干扰气体

也会有响应

会引起误报

另外一个它就是它的寿命短

一般使用寿命在一到两年之内