Kaasunilmaisimen CO-sähkökemiallisen anturin tunnistusperiaate
Häkäkaasuanturia käytetään yhdessä hälytyksen kanssa, ja se on hälytyksen keskeinen tunnistuskomponentti. Se perustuu jatkuvan potentiaalisen elektrolyysin periaatteeseen. Kun hiilimonoksidi diffundoituu kaasuanturiin, sen lähtöliitin muodostaa virran ulostulon, joka syötetään hälyttimen näytteenottopiiriin ja jolla on rooli kemiallisen energian muuntamisessa sähköenergiaksi. Kun kaasupitoisuus muuttuu, myös kaasuanturin lähtövirta muuttuu suhteessa. Hälyttimen välipiiri muuntaa ja vahvistaa lähdön ohjaamaan erilaisia suorituslaitteita, täydentäen äänen, valon ja sähkön tunnistus- ja hälytystoiminnot. Yhdessä vastaavan ohjauslaitteen kanssa se muodostaa ympäristön havainnointi- tai valvontahälytysjärjestelmän.
Kun hiilimonoksidikaasua diffundoituu työelektrodin pinnalle ulkokuoren huokosten ja hengittävän kalvon kautta, se hapettuu työelektrodilla työelektrodin katalyyttisen vaikutuksen alaisena. Kemiallisen reaktion kaava on:
CO+H2O → CO2+2H++2e-
Työelektrodin hapetusreaktion synnyttämät H+-ionit ja elektronit siirtyvät vastaelektrodille tietyllä etäisyydellä työelektrodista elektrolyytin kautta ja läpikäyvät pelkistysreaktion vedessä olevan hapen kanssa. Kemiallisen reaktion kaava on:
1/2O2+2H++2e - → H2O
Sen vuoksi anturin sisällä tapahtuu palautuva hapetus-pelkistysreaktio. Kemiallisen reaktion kaava on:
2CO+2O2 → 2CO2
Palautuva hapetus-pelkistysreaktio tapahtuu aina työelektrodin ja vastaelektrodin välillä ja synnyttää potentiaalieron elektrodien välille.
Kuitenkin johtuen elektrodien polarisaatiosta, joka johtuu molemmilla elektrodeilla tapahtuvista reaktioista, on vaikeaa ylläpitää vakiona elektrodien välistä potentiaalia, mikä myös rajoittaa havaittavissa olevaa hiilimonoksidipitoisuuden vaihteluväliä.
Vakioelektrodien välisen potentiaalin ylläpitämiseksi lisäsimme vertailuelektrodin. Kolmen elektrodin sähkökemiallisessa kaasuanturissa lähtöliitin heijastaa potentiaalin muutosta vertailuelektrodin ja työelektrodin välillä. Koska vertailuelektrodi ei osallistu hapetus- tai pelkistysreaktioihin, se voi ylläpitää vakiopotentiaalia elektrodien välillä (eli vakiopotentiaalia), ja potentiaalin muutos liittyy suoraan hiilimonoksidipitoisuuden muutokseen. Kun kaasuanturi tuottaa lähtövirran, sen suuruus on verrannollinen kaasun pitoisuuteen. Käyttämällä ulkoista piiriä mittaamaan anturin lähtövirtaa elektrodijohtimien kautta, hiilimonoksidin pitoisuus voidaan havaita laajalla lineaarisella mittausalueella. Tällä tavoin kytkemällä ulkoinen signaalinhankintapiiri ja vastaavat muunnos- ja lähtöpiirit kaasuanturiin on mahdollista havaita ja valvoa häkäkaasua.
