toimintaperiaate

sähkökemiallinen Kaasuanturi ja kemialliset reaktiot

Figaron sähkökemiallinen kaasuanturi ovat amperometrisiä polttokennoja, joissa on kaksi elektrodia. Kahden elektrodikaasuanturin peruskomponentit ovat toimiva (tunnistava) elektrodi, vastaelektrodi ja niiden välissä oleva ionijohde. Kun myrkyllinen kaasu, kuten hiilimonoksidi (CO), joutuu kosketuksiin työelektrodin kanssa, työelektrodilla tapahtuu Co-kaasun hapettuminen kemiallisella reaktiolla ilmassa olevien vesimolekyylien kanssa (ks.yhtälö 1).

CO + H2O → CO2+ 2H + + 2e- …(1)

kun työelektrodi ja vastaelektrodi yhdistetään oikosululla, työelektrodilla syntyvät protonit (H+) pääsevät virtaamaan kohti vastaelektrodia ionijohtimen kautta. Lisäksi syntyvät elektronit siirtyvät laskurielektrodille ulkoisen johdotuksen kautta. Vastaelektrodilla tapahtuu reaktio ilman hapen kanssa (katso yhtälö 2).

(1/2)O2 + 2H + + 2e – → H2o …(2)

kokonaisreaktio esitetään yhtälössä 3. Figaron sähkökemiallinen kaasuanturi toimii akun tavoin kaasun ollessa aktiivinen materiaali tässä akun kokonaisreaktiossa.

CO + 1/2)O2 → CO2 …(3)

mittaamalla työelektrodin ja laskurielektrodin välistä virtaa tätä sähkökemiallista kennoa voidaan hyödyntää kaasuanturina.

teoreettinen yhtälö CO-havaitsemiseksi

anturin lähtövirran mittaamiseksi se on kytkettävä ulkoiseen piiriin. Ohjaamalla diffuusiokalvolla kohti työelektrodia virtaavaa kaasua, ulkoisen piirin poikki virtaava lähtövirta on verrannollinen kaasun konsentraatioon (katso yhtälö 4 ja oikealla oleva kaavio). Kaasun konsentraation lineaarinen suhde anturin ulostuloon tekee tästä tekniikasta ihanteellisen kaasun tunnistussovelluksiin.

I = F × (A / σ) × D × C × n …(4)

missä:
I: Anturin ulostulo
F: Faradayn vakio
a: diffuusiokalvon pinta – ala
σ diffuusiokalvon pinta-ala
D: Kaasudiffuusiokerroin
C: kaasukonsentraatio
n: reaktioelektronien lukumäärä

ominaisuudet

CO-kaasun hapetuspotentiaali (yhtälössä 1 ilmaistuna) on pienempi kuin elektrodin hapetuspotentiaali(2h+ + 2e – ⇔ H2), eli Co: n Hapettumisella on vähemmän jaloa potentiaalia kuin deoksidoinnilla. Koska tämä reaktio tapahtuu helposti, anturin kemiallisen reaktion stimulointiin ei tarvita ulkoista energiaa, toisin kuin kolmielektrodityyppisillä antureilla. Tämän seurauksena tämä kahden elektrodin tyyppinen anturi tarjoaa erinomaiset ominaisuudet häiriönsietokyvylle, toistettavuudelle ja virrankulutukselle.

Leave a Reply

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.