Detektionsprincip for CO elektrokemisk sensor af gasdetektor
Kuliltegassensoren bruges i forbindelse med alarmen og er kernedetektionskomponenten i alarmen. Det er baseret på princippet om konstant potentialelektrolyse. Når kulilte diffunderer ind i gassensoren, genererer dens udgangsterminal en strømudgang, som leveres til prøvetagningskredsløbet i alarmen, hvilket spiller en rolle i at konvertere kemisk energi til elektrisk energi. Når gaskoncentrationen ændres, ændres udgangsstrømmen fra gassensoren også proportionalt. Alarmens mellemkreds konverterer og forstærker outputtet til at drive forskellige udførelsesenheder, hvilket fuldender detekterings- og alarmfunktionerne for lyd, lys og elektricitet. Sammen med den tilsvarende styreenhed danner den et miljødetekterings- eller overvågningsalarmsystem.
Når kuliltegas diffunderer ind på overfladen af arbejdselektroden gennem porerne på den ydre skal og den åndbare membran, undergår den oxidation på arbejdselektroden under den katalytiske virkning af arbejdselektroden. Den kemiske reaktionsformel er:
CO+H2O → CO2+2H++2e-
H+ionerne og elektronerne genereret af oxidationsreaktionen på arbejdselektroden overføres til modelektroden i en vis afstand fra arbejdselektroden gennem elektrolytten og gennemgår en reduktionsreaktion med ilt i vandet. Den kemiske reaktionsformel er:
1/2O2+2H++2e - → H2O
Derfor opstår der en reversibel oxidations-reduktionsreaktion inde i sensoren. Den kemiske reaktionsformel er:
2CO+2O2 → 2CO2
Den reversible oxidations-reduktionsreaktion sker altid mellem arbejdselektroden og modelektroden og genererer en potentialforskel mellem elektroderne.
På grund af polariseringen af elektroderne forårsaget af reaktioner, der forekommer på begge elektroder, er det imidlertid vanskeligt at opretholde et konstant interelektrodepotentiale, hvilket også begrænser det detekterbare område af carbonmonoxidkoncentration.
For at opretholde et konstant interelektrodepotentiale tilføjede vi en referenceelektrode. I en elektrokemisk gassensor med tre elektroder afspejler udgangsterminalen potentialeændringen mellem referenceelektroden og arbejdselektroden. Da referenceelektroden ikke deltager i oxidations- eller reduktionsreaktioner, kan den opretholde et konstant potentiale mellem elektroderne (dvs. konstant potentiale), og potentialeændringen er direkte relateret til ændringen i carbonmonoxidkoncentrationen. Når en gassensor genererer en udgangsstrøm, er dens størrelse proportional med koncentrationen af gassen. Ved at bruge et eksternt kredsløb til at måle sensorens udgangsstrøm gennem elektrodeledninger, kan koncentrationen af kulilte detekteres med et bredt lineært måleområde. På denne måde er det muligt at detektere og overvåge kuliltegas ved at tilslutte et eksternt signalopsamlingskredsløb og tilsvarende konverterings- og udgangskredsløb til gassensoren.
