Elektrokimyoviy gaz sensori - Electrochemical gas sensor

Elektrokimyoviy gaz sezgichlari bor gaz detektorlari maqsad kontsentratsiyasini o'lchaydigan gaz tomonidan oksidlovchi yoki maqsad gazni kamaytirish elektrod va hosil bo'lgan oqimni o'lchash.

Tarix

O'z tadqiqotlarini 1962 yilda boshlagan janob. Naoyoshi Taguchi oddiy elektr zanjiri bilan ishlatilganda yonuvchan va kamaytiradigan gazlarning past konsentratsiyasini aniqlay oladigan yarimo'tkazgich moslamasini ishlab chiqishda dunyodagi birinchi odam bo'ldi. Ushbu texnologiyaga asoslangan qurilmalar ko'pincha "TGS" (Taguchi gaz datchiklari) deb nomlanadi.[1]

Qurilish

Datchiklar an bilan aloqa qiladigan ikkita yoki uchta elektrodni, ba'zida to'rttasini o'z ichiga oladi elektrolit. Elektrodlar odatda yuqori sirtni qimmatbaho metallni g'ovakka mahkamlash orqali tayyorlanadi hidrofob membrana. Ishlaydigan elektrod elektrolit bilan va atrof-muhit havosini odatda gözenekli membrana orqali nazorat qiladi. Eng ko'p ishlatiladigan elektrolitlar a mineral kislota, lekin ba'zi sensorlar uchun organik elektrolitlar ham ishlatiladi. Elektrodlar va korpuslar odatda plastik korpusda joylashgan bo'lib, ularda gaz va elektr kontaktlari uchun gaz kirish teshigi mavjud.

Amaliyot nazariyasi

Gaz sensori ichiga tarqaladi, g'ovakli membrananing orqa qismi orqali ishchi elektrodgacha u oksidlanadi yoki kamayadi. Bu elektrokimyoviy reaktsiya natijasida tashqi zanjir orqali o'tadigan elektr toki paydo bo'ladi. Signalni qayta ishlashning boshqa funktsiyalarini o'lchash, kuchaytirish va amalga oshirishdan tashqari, tashqi zanjir ikkita elektrod sensori uchun ishlaydigan va qarshi elektrodlari orasidagi yoki uchta elektrod xujayrasi uchun ishlaydigan va mos yozuvlar elektrodlari orasidagi sensordagi kuchlanishni saqlaydi. Qarama-qarshi elektrodda teng va qarama-qarshi reaktsiya paydo bo'ladi, masalan, ishlaydigan elektrod oksidlanish bo'lsa, qarshi elektrod kamayadi.

Diffuziya bilan boshqariladigan javob

Oqimning kattaligi ishchi elektrodda maqsadli gazning qancha qismi oksidlanishiga qarab boshqariladi. Datchiklar odatda gaz ta'minoti cheklangan bo'lishi uchun mo'ljallangan diffuziya va shu bilan datchikdan chiqish bo'ladi chiziqli gaz bilan mutanosib diqqat. Ushbu chiziqli chiqish elektrokimyoviy datchiklarning boshqa sensor texnologiyalariga (masalan, infraqizil) nisbatan afzalliklaridan biri bo'lib, ularning ishlatilishidan oldin chiqishi chiziqli bo'lishi kerak. Chiziqli chiqish past konsentratsiyani aniqroq o'lchash va kalibrlashni ancha soddalashtirishga imkon beradi (faqat boshlang'ich va bitta nuqta kerak).

Diffuziyani boshqarish yana bir afzalliklarni taqdim etadi. Diffuzion to'siqni o'zgartirish datchik ishlab chiqaruvchisiga datchikni ma'lum bir gaz kontsentratsiyasi oralig'ida moslashtirishga imkon beradi. Bundan tashqari, diffuziya to'sig'i asosan mexanik bo'lgani uchun, elektrokimyoviy datchiklarni kalibrlash vaqt o'tishi bilan barqarorroq bo'ladi va shuning uchun elektrokimyoviy datchiklarga asoslangan asboblar ba'zi boshqa aniqlash texnologiyalariga qaraganda ancha kam parvarishlashni talab qiladi. Printsipial jihatdan sezgirlikni datchikdagi gaz yo'lining diffuziya xossalari asosida hisoblash mumkin, ammo diffuziya xossalarini o'lchashdagi eksperimental xatolar hisoblashni sinov gazi bilan kalibrlashdan kamroq aniq qiladi.[2]

O'zaro faoliyat sezgirlik

Kabi ba'zi gazlar uchun etilen oksidi, o'zaro faoliyat sezgirlik muammo bo'lishi mumkin, chunki etilen oksidi juda faol ishlaydigan elektrodni talab qiladi katalizator va uning oksidlanishi uchun yuqori ish salohiyati. Shuning uchun osonroq oksidlanadigan gazlar spirtli ichimliklar va uglerod oksidi javob beradi. O'zaro faoliyat sezgirlik muammolarini kimyoviy filtrdan foydalangan holda, masalan, maqsadli gazni to'siqsiz o'tishiga imkon beradigan, ammo umumiy shovqinlarga ta'sir ko'rsatadigan va olib tashlaydigan filtrlar yordamida bartaraf etish mumkin.

Elektrokimyoviy datchiklar juda ko'p afzalliklarga ega bo'lishiga qaramay, ular har bir gaz uchun mos emas. Aniqlash mexanizmi gazning oksidlanishini yoki kamayishini o'z ichiga olganligi sababli, elektrokimyoviy datchiklar odatda faqat elektrokimyoviy faol gazlarga mos keladi, ammo elektrokimyoviy inert gazlarni bilvosita aniqlash mumkin, agar gaz boshqa turdagi sensor bilan o'zaro ta'sir qilsa, keyin javob.[3] Karbonat angidrid uchun datchiklar ushbu yondashuvning namunasidir va ular bir necha yildan beri savdo sifatida mavjud.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ AQSh 3695848  Gazni aniqlash moslamasi
  2. ^ "Amperometrik gaz sezgichiga javob berish vaqtlari", P.R. Uorburton, M.P. Pagano, R. Guvver, M. Logman va K. Kritzer, Yi.J. Warburton; Anal. Kimyo., 70 (5), 998 -1006, 1998.
  3. ^ D. Pletcher, J. Evans, PR Warburton, T.K. Gibbs, AQSh Patenti 5,071,526, 10 dekabr 1991 yil, "Kislotali gaz sezgichlari va ulardan foydalanish usuli"