目前,應(yīng)用較廣泛的是電化學(xué)原理的傳感器,其原理是兩個電極浸沒在一個導(dǎo)電溶液(電解液)中,一氧化碳分子與水分子在其中一個電極上發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)變成二氧化碳并產(chǎn)生氫離子和電子,這個電極就是工作電極(W);而變化的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到另一個電極,與此電極上的氧氣發(fā)生反應(yīng)重新生成水分子,這個電極就是對電極(C);這兩個電極通過含有電阻的外電路導(dǎo)通,可以測量出其電阻兩端電壓的變化;因此,由此產(chǎn)生的反應(yīng)就是在氧氣存在的情況下將一氧化碳轉(zhuǎn)變成二氧化碳。
電極
電化學(xué)傳感器通常含有兩個以上電極,它們通常都是將活性的金屬物質(zhì)固定在聚四氟乙烯(PTFE)膜的表面上,使其具有較大的表面積。這些金屬是作為電化學(xué)反應(yīng)的催化劑,就是說它加速了化學(xué)反應(yīng),但自身并不發(fā)生變化。理論上它們的壽命是無限的,但實際上,數(shù)量很小的污染性氣體和一些其他因素會逐漸毒化電極,降低其活性,從而導(dǎo)致其靈敏度降低。
電解質(zhì)
所有的電化學(xué)傳感器都含有一個導(dǎo)電介質(zhì),通過它反應(yīng)物質(zhì)才能夠在兩個電極間移動。
參比電極
早期的一氧化碳傳感器只包括上面提到的兩個電極,即工作電極(W)和對電極(C)。然而當一氧化碳濃度較大時,一氧化碳發(fā)生氧化反應(yīng)的工作電極開始極化,偏離了正常的工作電位。一旦電極較大地偏離正常工作電位,它對反應(yīng)的催化能力就會大大降低,影響傳感器的輸出信號。為了克服上述限制,引入了一個附加電極,即參比電極(R)。這個電極與工作電極、對電極一樣浸在導(dǎo)電介質(zhì)中,但它不作為催化劑參與任何電化學(xué)反應(yīng)。它的作用僅是提供一個恒定電位。
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