schema ‘ s van elektrochemische gassensor en chemische reacties
Figaro elektrochemische gassensor zijn amperometrische brandstofcellen met twee elektroden. De basiscomponenten van twee elektrode gassensoren zijn een werkende (sensor) elektrode, een tegenelektrode en een ionengeleider daartussen. Wanneer giftig gas zoals koolmonoxide (CO) in contact komt met de werkelektrode, vindt oxidatie van CO-gas plaats op de werkelektrode door chemische reactie met watermoleculen in de lucht (Zie vergelijking 1).
CO + H2O → CO2＋ 2H+ + 2e- …（1）
het verbinden van de werkelektrode en de teller elektrode door middel van een kortsluiting zal protonen (H+) gegenereerd op de werkelektrode om te stromen naar de teller elektrode door de ionengeleider. Bovendien, gegenereerde elektronen verplaatsen naar de teller elektrode door de externe bedrading. Een reactie met zuurstof in de lucht zal plaatsvinden op de teller elektrode (zie vergelijking 2).
1/2 1/2）O2 + 2H+ + 2e – → H2O …（2）
de totale reactie wordt weergegeven in vergelijking 3. Figaro elektrochemische gassensor werkt als een batterij waarbij gas het actieve materiaal is voor deze algehele reactie van de batterij.
CO + （1/2）O2 → CO2 …（3）
door de stroom tussen de werkelektrode en de tegenelektrode te meten, kan deze elektrochemische cel als gassensor worden gebruikt.
theoretische vergelijking voor co-detectie
om de uitgangsstroom van de sensor te meten, moet deze worden aangesloten op een extern circuit. Door het regelen van de gasstroom naar de werkende elektrode met diffusiefilm, zal de uitgangsstroom die over het externe circuit stroomt proportioneel zijn met de gasconcentratie (zie vergelijking 4 en de grafiek rechts). De lineaire relatie tussen gasconcentratie en sensoruitgang maakt deze technologie ideaal voor gasdetectietoepassingen.
I = F × (A / σ) × D × C × n …（4）
waarbij:
I: Sensoruitgang
F: Faraday constante
a: oppervlakte van diffusiefilm
σ: dikte van diffusiefilm
D: gasdiffusiecoëfficiënt
C: gasconcentratie
n: aantal reactie – elektronen
kenmerken
het oxidatiepotentieel van CO-gas (zoals uitgedrukt in vergelijking 1) is lager dan het oxidatiepotentieel van de elektrode（2H+ + 2e – ⇔ H2), d.w.z. oxidatie van CO heeft minder nobele potentiaal dan deoxidatie. Aangezien deze reactie gemakkelijk voorkomt, is er geen externe energie nodig om de chemische reactie van de sensor te stimuleren, in tegenstelling tot sensoren met drie elektrodes. Als gevolg hiervan biedt deze sensor met twee elektroden superieure eigenschappen voor interferentieweerstand, herhaalbaarheid en stroomverbruik.