Nguyên lý phát hiện cảm biến điện hóa CO của máy dò khí
Cảm biến khí carbon monoxide điện hóa áp dụng thiết kế cấu trúc khép kín và cấu trúc của nó bao gồm các điện cực, bộ lọc, màng thấm khí, chất điện phân, dây dẫn điện cực (chân) và vỏ.
Cảm biến khí carbon monoxide được sử dụng cùng với báo động và là yếu tố phát hiện cốt lõi trong báo động. Nó sử dụng điện phân tiềm năng không đổi làm nguyên tắc cơ bản. Khi khí carbon monoxide khuếch tán đến cảm biến khí, đầu ra của nó sẽ tạo ra dòng điện đầu ra, được cung cấp cho mạch lấy mẫu trong báo động và đóng vai trò chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Khi nồng độ khí thay đổi, dòng điện đầu ra của cảm biến khí cũng thay đổi theo tỷ lệ và đầu ra được chuyển đổi và khuếch đại bởi mạch trung gian của cảnh báo để điều khiển các bộ truyền động khác nhau để hoàn thành chức năng phát hiện và cảnh báo của âm thanh, ánh sáng và điện, và tương ứng Các thiết bị điều khiển cùng nhau tạo thành một hệ thống báo động giám sát hoặc phát hiện môi trường.
Khi khí carbon monoxide khuếch tán đến bề mặt của điện cực làm việc thông qua các lỗ khí trên vỏ qua màng thấm khí, dưới sự xúc tác của điện cực làm việc, khí carbon monoxide bị oxy hóa trên điện cực làm việc. Công thức phản ứng hóa học của nó là:
CO cộng H2O → CO2 cộng 2H cộng cộng 2e-
Các ion và electron H cộng được tạo ra bởi phản ứng oxy hóa trên điện cực làm việc được chuyển đến điện cực đối lập ở một khoảng cách nhất định từ điện cực làm việc thông qua chất điện phân và trải qua phản ứng khử với oxy trong nước. Công thức phản ứng hóa học của nó là:
1/2O2 cộng 2H cộng cộng 2e-→H2O
Do đó, phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch xảy ra bên trong cảm biến. Công thức phản ứng hóa học của nó là:
2CO cộng 2O2 → 2CO2
Phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch này luôn xảy ra giữa điện cực làm việc và điện cực đối kháng, đồng thời tạo ra hiệu điện thế giữa các điện cực.
Tuy nhiên, vì các phản ứng xảy ra trên hai điện cực sẽ phân cực các điện cực, nên rất khó để duy trì điện thế giữa các điện cực không đổi, do đó hạn chế phạm vi có thể phát hiện được của nồng độ carbon monoxide.
Để duy trì điện thế không đổi giữa các điện cực, chúng tôi đã thêm một điện cực tham chiếu. Trong cảm biến khí điện hóa ba điện cực, cực đầu ra phản ánh sự thay đổi điện thế giữa điện cực tham chiếu và điện cực làm việc. Vì điện cực so sánh không tham gia phản ứng oxi hóa hoặc khử nên nó có thể giữ cho điện thế giữa các điện cực không đổi. (Tức là thế năng không đổi), sự thay đổi của thế năng tại thời điểm này có liên quan trực tiếp đến sự thay đổi của cùng một nồng độ carbon dioxide. Khi cảm biến khí tạo ra dòng điện đầu ra, cường độ của nó tỷ lệ thuận với nồng độ của khí. Nồng độ carbon monoxide có thể được phát hiện bằng cách đo dòng điện đầu ra của cảm biến bằng mạch ngoài thông qua dây dẫn điện cực và nó có phạm vi đo tuyến tính rộng. Bằng cách này, việc phát hiện và giám sát khí carbon monoxide có thể được thực hiện bằng cách kết nối bên ngoài mạch thu tín hiệu và mạch chuyển đổi và đầu ra tương ứng với cảm biến khí.
