技術(shù)檢測原理

固態(tài)聚合物電化學(xué)傳感技術(shù)是電化學(xué)氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域的一次革命性技術(shù)創(chuàng)新。本質(zhì)上，該技術(shù)基于電化學(xué)催化反應(yīng)的原理。傳感器采用三電極設(shè)計(jì)，可以連續(xù)進(jìn)行氣體濃度測量，傳感器主要由三電極系統(tǒng)(工作電極, 對電極, 參比電極)、固態(tài)電解質(zhì)組成，并在恒電位下工作，被氣體通過擴(kuò)散孔到達(dá)傳感器的工作電極，在電極的多孔微觀表面發(fā)生電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)，反應(yīng)的質(zhì)子通過聚合物電解質(zhì)遷移到對電極，電流信號大小與被測氣體濃度成正比。

由第一菲克定律表示：
i = nFDC
因此，流過的電流與目標(biāo)氣體的濃度成正比，參比電極與恒電位儀保持電位恒定。
例如：
一氧化碳(CO)傳感器，將發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
CO + H₂O→CO₂ + 2 H ^+ + 2 ^e-
質(zhì)子擴(kuò)散到對電極，在該電極上，氧氣還原為水：
2 H ^+ + 2 ^e- + O₂→H₂O

固態(tài)傳感器原理特性

固態(tài)傳感器技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

固態(tài)與液態(tài)對比

由固態(tài)聚合物電解質(zhì)取代酸性液態(tài)電解液

I.這對液態(tài)傳感器意味著什么？

II.與固態(tài)聚合物的差別是什么?

固態(tài)與液態(tài)性能差異

℃溫度相關(guān)性與液態(tài)電化學(xué)傳感器不同

通常環(huán)境溫度變化也會改變空氣中的相對濕度

液態(tài)傳感器

傳感器溫度太高時(shí)，會導(dǎo)致液態(tài)傳感器的內(nèi)部電解液中水分持續(xù)揮發(fā)，會導(dǎo)致反應(yīng)慢，因?yàn)殡娮恿鲃铀俣茸枇^大，長期在高溫環(huán)境下將會導(dǎo)致干涸，傳感器損壞。

溫度范圍在0度以下時(shí)內(nèi)部的液態(tài)點(diǎn)解液將會被逐漸凍住，導(dǎo)致電子無法流動，從而無信號輸出，對氣體無反應(yīng)或反應(yīng)微弱，但溫度升高，傳感器會恢復(fù)。

固態(tài)傳感器

聚合物傳感器立即對不同的濕度做出反應(yīng)，可以適應(yīng)15%~95%濕度，-40oC低溫下工作表現(xiàn)依然很好,傳感器非常小，因而在數(shù)分鐘內(nèi)就適應(yīng)新溫度了。

固態(tài)傳感器所用所有材料適用于高達(dá)70oC低至-40oC的傳感器。但是，70oC以及非常干燥的空氣會使電解質(zhì)特性發(fā)生改變，導(dǎo)致靈敏度下降。

固態(tài)與液態(tài)性能差異

RH濕度相關(guān)性 與液態(tài)電化學(xué)傳感器不同

標(biāo)準(zhǔn)濕度范圍為15%相對濕度至95%相對濕度之間，無冷凝。

液態(tài)傳感器

會在濕度較大時(shí)，由于內(nèi)部的液態(tài)電解液的吸水性特點(diǎn)，持續(xù)吸入空氣中濕度，導(dǎo)致傳感器的性能不斷改變，終吸入水分太多，無法在內(nèi)部容下時(shí)，會滲透出外殼導(dǎo)致酸性電解液腐蝕外表設(shè)備，導(dǎo)致物理性損壞，壽命終止；

太干燥時(shí)，會導(dǎo)致液態(tài)傳感器的內(nèi)部電解液中水分持續(xù)揮發(fā)，會導(dǎo)致反應(yīng)慢，因?yàn)殡娮恿鲃铀俣茸枇^大，長期在干燥環(huán)境下將會導(dǎo)致干涸，傳感器損壞。

固態(tài)傳感器

冷凝水不能堵塞擴(kuò)散孔，但會改變傳感器的瞬時(shí)性能。從一開始15%的相對濕度在30分鐘內(nèi)變到90%，相關(guān)性發(fā)生變化。

氣體濃度為一定濃度時(shí)，可以看到，在初10分鐘內(nèi)有信號下降，這是對干燥空氣的一種穩(wěn)定過程。

相對濕度變到90%時(shí)，顯示出沒有變化。在23oC的室溫下進(jìn)行測試。