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多功能烟气分析仪的常用电化学传感器工作原理
点击次数:367 发布时间:2018-09-11
  多功能烟气分析仪是对有害气体如二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳等排放以及氧含量的气体检测的仪器。用于燃油、燃气锅炉污染排放、烟道气及污染源附近的环境监测。气体传感器是多功能烟气分析仪检测气体的核心,常用气体传感器多为电化学传感器。
  电化学气体传感器性能比较稳定,寿命较长,耗电很小,对气体的响应快,不受湿度的影响,分辨率一般可以达到011靘ol/mol(随传感器不同有所不同)。它的温度适应性也比较宽(有时可以在-40℃到50℃间工作)。然而,它受读数温度变化的影响也比较大。所以很多仪器都有软硬件的温度补偿处理。
  同时电化学式传感器又具有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测及成本低等优点,所以,在目前各类气体检测设备中,包括多功能烟气分析仪,电化学气体传感器占有很重要的地位。
  按照检测原理的不同,电化学气体传感器主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等等。目前,多功能烟气分析仪中使用较多的是定电位电解式气体传感器和迦伐尼电池式氧气传感器。
  定电位电解式气体传感器工作原理是:使电极与电解质溶液的界面保持一定电位进行电解,通过改变其设定电位,有选择地使气体进行氧化或还原,从而能定量检测各种气体。其结构是:在一个塑料制成的筒状池体内安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体在电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。可测量SO2、NO、NO2、CO、H2S等气体,但这些气体传感器灵敏度却不相同,灵敏度从高到低的顺序是H2S、NO、NO2、SO2、CO,响应时间一般为几秒至几十秒,一般小于1min;它们的寿命,短的只有半年,长则2年、3年,而有的CO传感器长达几年。
  伽伐尼电池式气体传感器与定电位电解式一样,通过测量电解电流来检测气体浓度。但由于传感器本身就是电池,所以不需要由外界施加电压。这种传感器主要是用于O2的检测,检测缺氧的仪器几乎都使用这种传感器。隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30靘的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分设置阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用KOH、KHCO3作电解液。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。
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