技術檢測原理

固態(tài)聚合物電化學傳感技術是電化學氣體檢測技術領域的一次革命性技術創(chuàng)新。本質上，該技術基于電化學催化反應的原理。傳感器采用三電極設計，可以連續(xù)進行氣體濃度測量，傳感器主要由三電極系統(tǒng)(工作電極, 對電極, 參比電極)、固態(tài)電解質組成，并在恒電位下工作，被氣體通過擴散孔到達傳感器的工作電極，在電極的多孔微觀表面發(fā)生電化學氧化或還原反應，反應的質子通過聚合物電解質遷移到對電極，電流信號大小與被測氣體濃度成正比。

由第一菲克定律表示：
i = nFDC
因此，流過的電流與目標氣體的濃度成正比，參比電極與恒電位儀保持電位恒定。
例如：
一氧化碳(CO)傳感器，將發(fā)生以下化學反應：
CO + H₂O→CO₂ + 2 H ^+ + 2 ^e-
質子擴散到對電極，在該電極上，氧氣還原為水：
2 H ^+ + 2 ^e- + O₂→H₂O

固態(tài)傳感器原理特性

固態(tài)傳感器技術優(yōu)點

固態(tài)與液態(tài)對比

由固態(tài)聚合物電解質取代酸性液態(tài)電解液

I.這對液態(tài)傳感器意味著什么？

II.與固態(tài)聚合物的差別是什么?

固態(tài)與液態(tài)性能差異

℃溫度相關性與液態(tài)電化學傳感器不同

通常環(huán)境溫度變化也會改變空氣中的相對濕度

液態(tài)傳感器

傳感器溫度太高時，會導致液態(tài)傳感器的內部電解液中水分持續(xù)揮發(fā)，會導致反應慢，因為電子流動速度阻力較大，長期在高溫環(huán)境下將會導致干涸，傳感器損壞。

溫度范圍在0度以下時內部的液態(tài)點解液將會被逐漸凍住，導致電子無法流動，從而無信號輸出，對氣體無反應或反應微弱，但溫度升高，傳感器會恢復。

固態(tài)傳感器

聚合物傳感器立即對不同的濕度做出反應，可以適應15%~95%濕度，-40oC低溫下工作表現(xiàn)依然很好,傳感器非常小，因而在數(shù)分鐘內就適應新溫度了。

固態(tài)傳感器所用所有材料適用于高達70oC低至-40oC的傳感器。但是，70oC以及非常干燥的空氣會使電解質特性發(fā)生改變，導致靈敏度下降。

固態(tài)與液態(tài)性能差異

RH濕度相關性 與液態(tài)電化學傳感器不同

標準濕度范圍為15%相對濕度至95%相對濕度之間，無冷凝。

液態(tài)傳感器

會在濕度較大時，由于內部的液態(tài)電解液的吸水性特點，持續(xù)吸入空氣中濕度，導致傳感器的性能不斷改變，終吸入水分太多，無法在內部容下時，會滲透出外殼導致酸性電解液腐蝕外表設備，導致物理性損壞，壽命終止；

太干燥時，會導致液態(tài)傳感器的內部電解液中水分持續(xù)揮發(fā)，會導致反應慢，因為電子流動速度阻力較大，長期在干燥環(huán)境下將會導致干涸，傳感器損壞。

固態(tài)傳感器

冷凝水不能堵塞擴散孔，但會改變傳感器的瞬時性能。從一開始15%的相對濕度在30分鐘內變到90%，相關性發(fā)生變化。

氣體濃度為一定濃度時，可以看到，在初10分鐘內有信號下降，這是對干燥空氣的一種穩(wěn)定過程。

相對濕度變到90%時，顯示出沒有變化。在23oC的室溫下進行測試。