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电化学气体传感器主要元件组成以及共同特性

作者: admin 时间:2019-11-22
电化学传感器包含以下主要元件:
1、透气膜(也称为疏水膜):透气膜用于覆盖催化电极,在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。此类屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。这类传感器称为镀膜传感器。或者,也可以用高孔隙率特氟隆膜覆盖,而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。此类传感器称为毛管型传感器。除为传感器提供机械性保护之外,薄膜还具有滤除不需要的粒子的功能。为传送正确的气体分子量,需要选择正确的薄膜及毛管的孔径尺寸。孔径尺寸应能够允许足量的气体分子到达传感电极。孔径尺寸还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。
2、电极:选择电极材料很重要。电极材料应该是一种催化材料,能够执行在长时间内执行半电解反应。通常,电极采用贵金属制造,如铂或金,在催化后与气体分子发生有效反应。视传感器的设计而定,为完成电解反应,三种电极可以采用不同材料来制作。
3、电解质:电解质必须能够进行电解反应,并有效地将离子电荷传送到电极。它还必须与参考电极形成稳定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。如果电解质蒸发过于迅速,传感器信号会减弱。
4、过滤器:有时候传感器前方会安装洗涤式过滤器以滤除不需要的气体。过滤器的选择范围有限,每种过滤器均有不同的效率度数。多数常用的滤材是活性炭,如图5所示。活性炭可以滤除多数化学物质,但不能滤除一氧化碳。通过选择正确的滤材,电化学传感器 对其目标气体可以具有更高的选择性。
 
电化传感器的制造方法多种多样,最终取决于要检测的气体和制造商。然而,传感器的主要特性在本质上非常相似。以下介绍电化传感器的一些共同特性:
1.在三电极传感器上,通常由一个跳线来连接工作电极和参考电极。如果在储存过程中将其移除, 则传感器需要很长时间来保持稳定并准备使用。某些传感器要求电极之间存在偏压,而且在这种情况下,传感器在出厂时带有九伏电池供电的电子电路。传感器稳定 需要30分钟至24小时,并需要三周时间来继续保持稳定。
2.多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。建议在使用非氧气背景气应用场合中与制造商执行复检。
3.传感器内电池的电解质是一种水溶剂,用疏水屏障予以隔离,疏水屏障具有防止水溶剂泄漏的作用。然而,和其它气体分子一样,水蒸汽可以穿过疏水屏障。在大湿度条件下,长时间暴露可能导致过量水分蓄积并导致泄漏。在低潮湿条件下,传感器可能燥结。 设计用于监控高浓度气体的传感器具有较低孔率屏障以限制通过的气体分子量,因此它不受湿度影响,和用于监控低浓度气体的传感器一样,这种传感器具有较高孔率屏障并允许气体分子自由流动。
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