電化學(xué)傳感器原理及實(shí)例

電化學(xué)傳感器兩類(lèi)導(dǎo)體形成的接界面上所發(fā)生的帶電及電子轉(zhuǎn)換變化的科學(xué)。1、電子導(dǎo)體（金屬導(dǎo)體，半導(dǎo)體）2、離子導(dǎo)體（電解質(zhì)溶液）什么是電化學(xué)？電化學(xué)傳感器概念：是基于待測(cè)物的電化學(xué)性質(zhì)并將待測(cè)物化學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量進(jìn)行傳感檢測(cè)的一種傳感器。分類(lèi)：按檢測(cè)對(duì)象分：生物傳感器，氣體傳感器，離子傳感器。按工作方式分：電導(dǎo)型傳感器，電勢(shì)型傳感器，電流型傳感器。各式各樣的電化學(xué)傳感器

電化學(xué)傳感器-工作原理

將待測(cè)物質(zhì)以適應(yīng)形式置于電化學(xué)反應(yīng)池中，測(cè)其電化學(xué)性質(zhì)（如電流、電位、電量等）變化則可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)組成及含量的測(cè)定。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個(gè)薄電解層隔開(kāi)。

如氣體。電化學(xué)傳感器通過(guò)與被測(cè)氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號(hào)來(lái)工作。氣體首先通過(guò)微小的毛管型開(kāi)孔與傳感器發(fā)生反應(yīng)，然后是憎水屏障，最終到達(dá)電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，以形成充分的電信號(hào)，同時(shí)防止電解質(zhì)漏出傳感器。

穿過(guò)屏障擴(kuò)散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，傳感電極可以采用氧化機(jī)理或還原機(jī)理。這些反應(yīng)由針對(duì)被測(cè)氣體而設(shè)計(jì)的電極材料進(jìn)行催化。

通過(guò)電極間連接的電阻器，與被測(cè)氣濃度成正比的電流會(huì)在正極與負(fù)極間流動(dòng)。測(cè)量該電流即可確定氣體濃度。由于該過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電流，電化學(xué)傳感器又常被稱(chēng)為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

電化學(xué)傳感器-組成部分電化學(xué)傳感器包含以下主要元件：

A.

透氣膜（也稱(chēng)為憎水膜）：透氣膜用于覆蓋傳感（催化）電極，在有些情況下用于控制到達(dá)電極表面的氣體分子量。此類(lèi)屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。這類(lèi)傳感器稱(chēng)為鍍膜傳感器?；蛘?，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆蓋，而用毛管控制到達(dá)電極表面的氣體分子量。此類(lèi)傳感器稱(chēng)為毛管型傳感器。除為傳感器提供機(jī)械性保護(hù)之外，薄膜還具有濾除不需要的粒子的功能。為傳送正確的氣體分子量，需要選擇正確的薄膜及毛管的孔徑尺寸?？讖匠叽鐟?yīng)能夠允許足量的氣體分子到達(dá)傳感電極?？讖匠叽邕€應(yīng)該防止液態(tài)電解質(zhì)泄漏或迅速燥結(jié)。

電化學(xué)傳感器-組成部分

B.

電極：選擇電極材料很重要。電極材料應(yīng)該是一種催化材料，能夠執(zhí)行在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行半電解反應(yīng)。通常，電極采用貴金屬制造，如鉑或金，在催化后與氣體分子發(fā)生有效反應(yīng)。視傳感器的設(shè)計(jì)而定，為完成電解反應(yīng)，三種電極可以采用不同材料來(lái)制作。

C.

電解質(zhì)：電解質(zhì)必須有夠促進(jìn)電解反應(yīng)，并有效地將離子電荷傳送到電極。它還必須與參考電極形成穩(wěn)定的參考電勢(shì)并與傳感器內(nèi)使用的材料兼容。如果電解質(zhì)蒸發(fā)過(guò)于迅速，傳感器信號(hào)會(huì)減弱。

D.

過(guò)濾器：有時(shí)候傳感器前方會(huì)安裝洗滌式過(guò)濾器以濾除不需要的氣體。過(guò)濾器的選擇范圍有限，每種過(guò)濾器均有不同的效率度數(shù)。多數(shù)常用的濾材是活性炭?；钚蕴靠梢詾V除多數(shù)化學(xué)物質(zhì)，但不能濾除一氧化碳。通過(guò)選擇正確的濾材，電化學(xué)傳感器對(duì)其目標(biāo)氣體可以具有更高的選擇性。

電化學(xué)傳感器-共有特性

1．在三電極傳感器上，通常由一個(gè)跳線(xiàn)來(lái)連接工作電極和參考電極。如果在儲(chǔ)存過(guò)程中將其移除，則傳感器需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)保持穩(wěn)定并準(zhǔn)備使用。某些傳感器要求電極之間存在偏壓，而且在這種情況下，傳感器在出廠(chǎng)時(shí)帶有九伏電池供電的電子電路。傳感器穩(wěn)定需要30