Zasada detekcji czujnika elektrochemicznego CO w detektorach gazu
Elektrochemiczny czujnik gazu tlenku węgla ma zamkniętą konstrukcję, która składa się z elektrod, filtrów, oddychającej membrany, elektrolitu, przewodów elektrod (wtyków) i obudowy.
Czujnik gazu tlenku węgla i alarm wspomagający stosowanie alarmów, jest rdzeniem alarmu w elemencie detekcyjnym, jest to elektroliza o stałym potencjale jako podstawowa zasada. Kiedy tlenek węgla przedostaje się do czujnika gazu, jego zacisk wyjściowy generuje prąd wyjściowy, który jest dostarczany do obwodu próbkującego w alarmie i odgrywa rolę przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną. Gdy zmienia się stężenie gazu, prąd wyjściowy czujnika gazu również zmienia się proporcjonalnie, który jest przetwarzany i wzmacniany przez obwód pośredni alarmu w celu sterowania różnymi urządzeniami wykonawczymi w celu uzupełnienia funkcji detekcji i alarmu, takich jak akustyczne, optyczne i elektryczne, co wraz z odpowiednimi urządzeniami sterującymi stanowią system alarmowy do wykrywania lub monitorowania środowiska.
Kiedy gazowy tlenek węgla przedostaje się na powierzchnię elektrody roboczej przez otwory powietrzne w płaszczu poprzez przepuszczalną membranę, pod wpływem katalitycznego działania elektrody roboczej, gazowy tlenek węgla ulega utlenieniu na elektrodzie roboczej. Wzór reakcji chemicznej to:
CO+H2O → CO2+2H++2e-
Jony H+ i elektrony powstałe w reakcji utleniania na elektrodzie roboczej przenoszone są przez elektrolit na przeciwelektrodę, która jest utrzymywana w pewnej odległości od elektrody roboczej, i zachodzi reakcja redukcji z tlenem zawartym w wodzie. Wzór reakcji chemicznej to:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Zatem w czujniku zachodzi odwracalna reakcja utleniania i redukcji. Równanie reakcji chemicznej to:
2CO+2O2 →2CO2
Ta odwracalna reakcja utleniania i redukcji zachodzi zawsze pomiędzy elektrodą pracującą a przeciwelektrodą i wytwarza różnicę potencjałów pomiędzy elektrodami.
Jednakże, ponieważ reakcja na obu elektrodach powoduje polaryzację elektrod, utrudnia to utrzymanie stałego potencjału międzyelektrodowego, a tym samym ogranicza zakres stężeń tlenku węgla, który można wykryć.
Aby utrzymać stały potencjał interpolarny, dodaje się elektrodę odniesienia. W trójelektrodowym elektrochemicznym czujniku gazu jego moc wyjściowa odzwierciedla zmianę potencjału między elektrodą odniesienia a elektrodą roboczą, ponieważ elektroda odniesienia nie uczestniczy w reakcji utleniania ani redukcji, dzięki czemu może utrzymać potencjał między biegunami stały (tj. stały potencjał), gdy zmiana potencjału jest bezpośrednio związana ze zmianą stężenia tlenku węgla. Gdy czujnik gazu wytwarza prąd wyjściowy, jego wielkość jest proporcjonalna do stężenia gazu. Mierząc wielkość prądu wyjściowego czujnika za pomocą obwodu zewnętrznego przechodzącego przez przewód elektrody, można wykryć stężenie tlenku węgla, a zakres pomiaru jest szeroki liniowy. W ten sposób, podłączając obwód gromadzenia sygnału oraz odpowiednie obwody konwersji i wyjścia do czujnika gazu, można wykrywać i monitorować tlenek węgla.
