CO在工作電極上的氧化:
CO+H2O→CO2+2H++2e
對電極通過將空氣中的氧氣還原以進行平衡:
O2+2H++2e→H2O
簡化上式:
CO+O2→CO2
電化學傳感器性能比較穩定、壽命較長、耗電很小、分辨率甚至可以達到0.1ppm(某些氣體)。它的溫度適應性比較寬,多數傳感器可達到-40~50℃。但是它的靈敏度受溫度變化的影響也比較大,主要是零點隨著溫度變化會產生少許的波動。另一個缺點是不同氣體間的幹擾,雖然在設計上,製造廠家會盡可能的排除或減少其他氣體的幹擾。但這種“排除”手段的效果是有限的,因此也無法完全做到傳感器對除目標氣體外的氣體零響應。
4.催化燃燒傳感器
檢測可燃氣體的傳感器一般采用催化燃燒原理,他可以比作是一個小型化的熱量計。催化燃燒傳感器的關鍵部件是一個圖有特殊催化物的的惠斯通電橋結構。目標氣體在催化物上進行無焰燃燒,反應過程的產生的溫度強度與目標氣體濃度呈正比,溫度直接改變惠斯通電橋中溫感電阻的阻值,通過對惠斯通電橋參比橋和測量橋的測量即可得知目標氣體的濃度。
5.離子化檢測器
目前市場上可見的便攜離子化檢測方案均是基於光離子化檢測技術器(PID:Photo Ion-ization Detector)。所有的元素和化合物都可以被離子化,也就是可以被外部能量“擊碎”成帶有電荷的“小碎片”。不同化合物的組成物質不同,因此不同化合物所需的擊碎能量也有不同,這個使之被“擊碎”形成離子狀態的能量稱之為其對應的“電離電位”(IP),它以電子伏特(eV)為計量單位。IP實際上表達的是化合物的化合鍵的強度。通過外加的能量,將目標氣體分子中的一個電子脫離分子主體,形成帶電離子。離子化檢測器使用收集盤將離子收集形成的電流同待測目標氣體的濃度呈正比。
如上所述離子化檢測是非特效的,隻有在確定檢測氣體的種類和成分,才能將其運用於定量檢測。光離子化檢測其使用一個高能量紫外燈提供離子化目標氣體的能量。光離子化過程如下:
RH+hv→RH++e
量子hv代表等於或大於RH(目標分子)的能量。一般講,分子越小,結合能越大,IP也就越高。
現代氣體傳感器技術已經為我們提供了眾多方便、快速獲得所處環境目標氣體濃度的有效手段,在對環境和傳感器技術有充分了解的前提下,尋找合適的檢測技術是我們需要根據大量的應用案例和經驗進行分析的重要課題。
作者簡介:駱熙(1981—),男,湖北黃石人,研究方向:有毒有害氣體檢測技術。