Kaasunilmaisimen CO sähkökemiallisen anturin tunnistusperiaate
Sähkökemiallinen hiilimonoksidikaasuanturi käyttää suljetun rakenteen suunnittelua, ja sen rakenne koostuu elektrodeista, suodattimista, kaasua läpäisevistä kalvoista, elektrolyyteistä, elektrodien johtolangoista (nastat) ja koteloista.
Häkäkaasuanturia käytetään hälyttimen yhteydessä ja se on hälyttimen keskeinen tunnistuselementti. Se käyttää vakiopotentiaalielektrolyysiä perusperiaatteena. Kun hiilimonoksidi diffundoituu kaasuanturiin, sen lähtöliitin tuottaa virran ulostulon, joka syötetään hälytyksen näytteenottopiiriin ja jolla on rooli kemiallisen energian muuntamisessa sähköenergiaksi. Kun kaasupitoisuus muuttuu, myös kaasuanturin lähtövirta muuttuu suhteellisesti ja lähtö muunnetaan ja vahvistetaan hälyttimen välipiirillä ohjaamaan eri toimilaitteita äänen, valon ja sähkön tunnistus- ja hälytystoimintojen suorittamiseksi. vastaava Ohjauslaitteet yhdessä muodostavat ympäristön havainnointi- tai valvontahälytysjärjestelmän.
Kun hiilimonoksidikaasu diffundoituu työelektrodin pinnalle kuoren kaasureikien kautta kaasua läpäisevän kalvon läpi, työelektrodin katalyysin alaisena hiilimonoksidikaasu hapettuu työelektrodilla. Sen kemiallinen reaktiokaava on:
CO plus H2O→CO2 plus 2H plus plus 2e-
Työelektrodin hapetusreaktion synnyttämät H plus -ionit ja elektronit siirtyvät vastaelektrodille tietyllä etäisyydellä työelektrodista elektrolyytin kautta ja läpikäyvät pelkistysreaktion vedessä olevan hapen kanssa. Sen kemiallinen reaktiokaava on:
1/2O2 plus 2H plus plus 2e-→H2O
Sen vuoksi anturin sisällä tapahtuu palautuva hapetus-pelkistysreaktio. Sen kemiallinen reaktiokaava on:
2CO plus 2O2 → 2CO2
Tämä palautuva hapetus-pelkistysreaktio tapahtuu aina työelektrodin ja vastaelektrodin välillä ja synnyttää potentiaalieron elektrodien välille.
Koska kahdella elektrodilla tapahtuvat reaktiot kuitenkin polarisoivat elektrodit, on vaikeaa ylläpitää vakiona elektrodien välistä potentiaalia, mikä rajoittaa hiilimonoksidipitoisuuden havaittavaa aluetta.
Jotta elektrodien välinen potentiaali pysyisi vakiona, lisäsimme vertailuelektrodin. Kolmen elektrodin sähkökemiallisen kaasuanturin lähtöliitin heijastaa potentiaalin muutosta vertailuelektrodin ja työelektrodin välillä. Koska vertailuelektrodi ei osallistu hapetus- tai pelkistysreaktioon, se voi pitää elektrodien välisen potentiaalin vakiona. (eli vakiopotentiaali), potentiaalin muutos tällä hetkellä liittyy suoraan saman hiilidioksidipitoisuuden muutokseen. Kun kaasuanturi tuottaa lähtövirran, sen suuruus on verrannollinen kaasun pitoisuuteen. Hiilimonoksidin pitoisuus voidaan havaita mittaamalla anturin lähtövirta ulkoisella piirillä elektrodin johtolangan kautta, ja sillä on laaja lineaarinen mittausalue. Tällä tavoin hiilimonoksidikaasun havaitseminen ja valvonta voidaan toteuttaa kytkemällä ulkoisesti signaalinottopiiri ja vastaava muunnos- ja lähtöpiiri kaasuanturiin.
