CO:n sähkökemiallisen anturin tunnistusperiaate kaasunilmaisimille
Sähkökemiallinen hiilimonoksidikaasuanturi on suunniteltu suljetulla rakenteella, joka koostuu elektrodeista, suodattimista, hengittävästä kalvosta, elektrolyytistä, elektrodien johtolangoista (nastat) ja kotelosta.
Häkäanturi ja hälyttimen käyttöä tukeva hälytin on tunnistuselementin hälytyksen ydin, perusperiaatteena on kiinteäpotentiaalinen elektrolyysi. Kun hiilimonoksidi diffundoituu kaasuanturiin, sen lähtöliitin muodostaa virran ulostulon, joka syötetään hälyttimen näytteenottopiiriin ja jolla on rooli kemiallisen energian muuntamisessa sähköenergiaksi. Kaasun pitoisuuden muuttuessa myös kaasuanturin lähtövirta muuttuu suhteellisesti, mikä muunnetaan ja vahvistetaan hälyttimen välipiirin toimesta ohjaamaan erilaisia käyttölaitteita tunnistus- ja hälytystoimintojen, kuten akustisten, optisten ja sähköisten, suorittamiseksi. yhdessä vastaavien ohjauslaitteiden kanssa muodostavat ympäristön havainnointi- tai valvontahälytysjärjestelmän.
Kun hiilimonoksidikaasua diffundoituu työelektrodin pinnalle kuoren ilma-aukkojen kautta läpäisevän kalvon kautta, työelektrodin katalyyttisen vaikutuksen alaisena hapettuu työelektrodilla hiilimonoksidikaasua. Kemiallisen reaktion kaava on:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Työelektrodin hapettumisreaktion synnyttämät H+-ionit ja elektronit siirtyvät elektrolyytin läpi vastaelektrodille, jota pidetään tietyn välein työelektrodista, ja pelkistysreaktio vedessä olevan hapen kanssa tapahtuu. Kemiallisen reaktion kaava on:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Siten anturin sisällä tapahtuu palautuva hapetus-pelkistysreaktio. Kemiallisen reaktion yhtälö on:
2CO+2O2 → 2CO2
Tämä palautuva hapetus-pelkistysreaktio tapahtuu aina työelektrodin ja vastaelektrodin välillä ja tuottaa potentiaalieron elektrodien välille.
Kuitenkin, koska molemmissa elektrodeissa tapahtuva reaktio polarisoi elektrodit, tämä vaikeuttaa jatkuvan elektrodien välisen potentiaalin ylläpitämistä ja rajoittaa siten havaittavissa olevan hiilimonoksidikonsentraatioalueen.
Vakiopolaarisen potentiaalin ylläpitämiseksi lisätään vertailuelektrodi. Kolmen elektrodin sähkökemiallisessa kaasuanturissa sen lähtö heijastaa potentiaalin muutosta vertailuelektrodin ja työelektrodin välillä, koska vertailuelektrodi ei osallistu hapetus- tai pelkistysreaktioon, joten se voi tehdä napojen välisen potentiaalin ylläpitämään vakio (eli vakiopotentiaali), kun potentiaalin muutos liittyy suoraan hiilimonoksidipitoisuuden muutokseen. Kun kaasuanturi tuottaa lähtövirran, sen suuruus on verrannollinen kaasun pitoisuuteen. Mittaamalla anturin lähtövirran koko ulkoisella piirillä elektrodin johtolangan läpi, voidaan havaita hiilimonoksidin pitoisuus ja mittausalue on laaja. Tällä tavalla kytkemällä signaalinhankintapiiri ja vastaavat muunnos- ja lähtöpiirit kaasuanturiin, hiilimonoksidikaasua voidaan havaita ja valvoa.
