Nguyên lý phát hiện cảm biến điện hóa CO của máy dò khí
Cảm biến khí carbon monoxide được sử dụng cùng với cảnh báo và là thành phần phát hiện cốt lõi trong cảnh báo. Nó dựa trên nguyên tắc điện phân tiềm năng không đổi. Khi carbon monoxide khuếch tán vào cảm biến khí, cực đầu ra của nó sẽ tạo ra dòng điện đầu ra, được cung cấp cho mạch lấy mẫu trong cảnh báo, 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 tương ứng. Mạch trung gian của cảnh báo sẽ chuyển đổi và khuếch đại đầu ra để điều khiển các thiết bị thực thi khác nhau, hoàn thành các chức năng phát hiện và cảnh báo về âm thanh, ánh sáng và điện. Cùng với thiết bị điều khiển tương ứng, nó tạo thành một hệ thống báo động giám sát hoặc phát hiện môi trường.
Khi khí carbon monoxide khuếch tán lên bề mặt điện cực làm việc thông qua các lỗ ở lớp vỏ ngoài và màng thoáng khí, nó sẽ trải qua quá trình oxy hóa trên điện cực làm việc dưới tác dụng xúc tác của điện cực làm việc. Công thức phản ứng hóa học là:
CO+H2O → CO2+2H++2e-
Các ion H+ và electron được tạo ra bởi phản ứng oxy hóa trên điện cực làm việc được chuyển đến điện cực đếm ở một khoảng cách nhất định với 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 là:
1/2O2+2H++2e - → H2O
Do đó, phản ứng oxi hóa khử thuận nghịch xảy ra bên trong cảm biến. Công thức phản ứng hóa học là:
2CO+2O2 → 2CO2
Phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch luôn xảy ra giữa điện cực làm việc và điện cực đếm và tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa các điện cực.
Tuy nhiên, do sự phân cực của các điện cực gây ra bởi các phản ứng xảy ra trên cả hai điện cực, rất khó để duy trì thế điện cực không đổi, điều này cũng hạn chế phạm vi nồng độ carbon monoxide có thể phát hiện được.
Để duy trì điện thế giữa các điện cực không đổi, chúng tôi đã thêm một điện cực tham chiếu. Trong cảm biến khí điện hóa ba điện cực, đầu ra phản ánh sự thay đổi điện thế giữa điện cực tham chiếu và điện cực làm việc. Do điện cực tham chiếu không tham gia vào các phản ứng oxy hóa hoặc khử nên nó có thể duy trì một điện thế không đổi giữa các điện cực (tức là điện thế không đổi) và sự thay đổi điện thế liên quan trực tiếp đến sự thay đổi nồng độ carbon monoxide. Khi cảm biến khí tạo ra dòng điện đầu ra, cường độ của nó tỷ lệ thuận với nồng độ của khí. Bằng cách sử dụng mạch ngoài để đo dòng điện đầu ra của cảm biến thông qua dây dẫn điện cực, nồng độ carbon monoxide có thể được phát hiện với phạm vi đo tuyến tính rộng. Bằng cách này, bằng cách kết nối mạch thu tín hiệu bên ngoài và các mạch chuyển đổi và đầu ra tương ứng với cảm biến khí, có thể phát hiện và giám sát khí carbon monoxide.
