電気化学式ガスセンサと化学反応の模式図
フィガロ電気化学式ガスセンサは、二つの電極を有するアンペロメトリック燃料電池である。 二つの電極ガスセンサの基本的な構成要素は、作動(感知)電極、対向電極、およびそれらの間のイオン導体である。 一酸化炭素(CO)などの有毒ガスが作用電極に接触すると、空気中の水分子との化学反応によって作用電極上でCOガスの酸化が起こる(式1参照)。
CO+H2O→CO2≤2H++2e- …(1)
短絡を介して作用電極と対向電極を接続すると、作用電極上に生成された陽子(H+)がイオン導体を介して対向電極に向かって流れることができる。 また、発生した電子は外部配線を介して対向電極に移動します。 空気中の酸素との反応が対向電極上で起こります(式2参照)。
(1/2)O2+2H++2e-→H2O…(2)
全体の反応は式3に示されています。 フィガロ電気化学式ガスセンサは、この電池全体の反応のための活物質であるガスを有する電池のように動作する。
CO+(1/2)O2→CO2…(3)
作用電極と対向電極との間の電流を測定することにより、この電気化学セルはガスセンサとして利用することができる。
CO検出の理論式
センサの出力電流を測定するには、外部回路に接続する必要があります。 作用電極に向かって流れるガスを拡散膜で制御することにより、外部回路に流れる出力電流はガス濃度に比例します(式4と右のチャートを参照)。 センサーの出力へのガス集中の線形関係は適用を感じるガスのためのこの技術の理想を作る。
I=F×(a/λ)×D×c×n…(4)
どこ:
私は: センサー出力
F:ファラデー定数
A:拡散膜の表面積
λ:拡散膜の厚さ
D:ガス拡散係数
C:ガス濃度
n:反応電子数
特長
COガスの酸化電位(式1で表される)は、電極の酸化電位(2H++2e-≤h2)、すなわちCoの酸化は脱酸よりも少ない高貴な可能性を持っています。 この反応は容易に起こるため、三電極型センサとは異なり、センサの化学反応を刺激するための外部エネルギーは必要ありません。 その結果、この二電極のタイプセンサーは干渉の抵抗、反復性およびパワー消費量のための優秀な特徴を提供する。