
相当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性,可以被电化学氧化或者还原。电化学式气体传感器便是利用这些反应辨别气体成分、检测气体浓度[15-17]。
在20世纪50年月,便已经浮现了用于氧气监测的电化学式气体传感器的雏形。到了20世纪80年月中期,小型电化学传感器开头用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体,并显示出了良好的敏感性与三亿体育挑选性。
电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。气体首先通过极小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后是憎水屏障,终于到达电极表面。采纳这种办法可以允许适量气体与传感电极发生反应,以形成充分的电信号,同时防止电解质漏出传感器。
穿过屏障蔓延的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采纳氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料举行催化。通过电极间衔接的电阻器,与被测气浓度成正比的会在正极与负极间流淌。测量该电流即可确定气体浓度。因为该过程中会产生电流,电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型。在实际中,因为电极表面延续发生电化发应,传感电极电势并不能保持恒定,在经过较长一段时光后,它会导致传感器性能退化。
为充实传感器性能,人们引入了参考电极。参考电极安装在电解质中,与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流淌。气体分子与传感电极发生反应,同时测量反电极,测量结果通常与气体浓度挺直相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。(.guayunfan)
电化学传感器对工作电源的要求很低。事实上,在气体监测可用的全部传感器类型中,它们的功耗是最低的。因此,这种传感器广泛用于包含多个传感器的移动仪器中。它们是应用场合中用法最多的传感器。
电化学传感器通常对其目标气体具有较高的挑选性。挑选性的程度取决于传感器类型、目标气体以及传感器要检测的气体浓度。
最好的电化学传感器是检测氧气的传感器,它具有良好的挑选性、和较长的预期寿命。其他电化学传感器简单受到其他气体的干扰。干扰数据是利用相对较低的气体浓度计算得出。在实际应用中,干扰浓度可能很高,会导致读数错误或误报警。
传感器内电池的电解质是一种水溶剂,用憎水屏障予以隔离,憎水屏障具有防止水溶剂泄漏的作用。然而,和其他气体分子一样,水蒸汽可以穿过憎水屏障。在大湿度条件下,长时光裸露可能导致过量水分蓄积并导致泄漏。在低湿润条件下,传感器可能燥结。电化学传感器对温度也十分敏感,因此通常实行内部温度补偿。
目前电化学传感器的主要遍布全世界,主要在德国(IT公司)、(FIGARO费加罗公司)、美国,最近新加入几个欧洲供给商有英国(Alpha)、瑞士(membrapor)等。中国在这个领域起步很早,但是产业化进程效果不佳。


