Detektionsprinzip elektrochemischer CO-Sensoren in Gasdetektoren
Der Kohlenmonoxid-Gassensor wird in Verbindung mit dem Alarm verwendet und ist die zentrale Erkennungskomponente des Alarms. Es basiert auf dem Prinzip der Elektrolyse mit konstantem Potential. Wenn Kohlenmonoxid in den Gassensor diffundiert, erzeugt sein Ausgangsanschluss einen Stromausgang, der an den Probenahmekreis im Alarm weitergeleitet wird und bei der Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie eine Rolle spielt. Wenn sich die Gaskonzentration ändert, ändert sich proportional auch der Ausgangsstrom des Gassensors. Der Zwischenkreis des Alarms wandelt und verstärkt den Ausgang, um verschiedene Ausführungsgeräte anzutreiben und vervollständigt so die Erkennungs- und Alarmfunktionen von Ton, Licht und Elektrizität. Zusammen mit dem entsprechenden Steuergerät bildet es ein Umgebungserkennungs- oder Überwachungsalarmsystem.
Wenn Kohlenmonoxidgas durch die Poren der Außenhülle und der atmungsaktiven Membran auf die Oberfläche der Arbeitselektrode diffundiert, wird es an der Arbeitselektrode unter der katalytischen Wirkung der Arbeitselektrode oxidiert. Die chemische Reaktionsformel lautet:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Die durch die Oxidationsreaktion an der Arbeitselektrode erzeugten H+-Ionen und Elektronen werden durch den Elektrolyten in einem bestimmten Abstand von der Arbeitselektrode auf die Gegenelektrode übertragen und gehen eine Reduktionsreaktion mit Sauerstoff im Wasser ein. Die chemische Reaktionsformel lautet:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Daher findet im Inneren des Sensors eine reversible Oxidations-{0}}Reduktionsreaktion statt. Die chemische Reaktionsformel lautet:
2CO+2O2 →2CO2
Diese reversible Oxidations-{0}}Reduktionsreaktion findet immer zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode statt und erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden.
Aufgrund der Polarisierung der Elektroden, die durch an beiden Elektroden ablaufende Reaktionen verursacht wird, ist es jedoch schwierig, ein konstantes Potenzial zwischen den Elektroden aufrechtzuerhalten, was auch den nachweisbaren Bereich der Kohlenmonoxidkonzentration einschränkt.
Um ein konstantes Potential zwischen den Elektroden aufrechtzuerhalten, haben wir eine Referenzelektrode hinzugefügt. Bei einem elektrochemischen Gassensor mit drei Elektroden spiegelt der Ausgangsanschluss die Potentialänderung zwischen der Referenzelektrode und der Arbeitselektrode wider. Da die Referenzelektrode nicht an Oxidations- oder Reduktionsreaktionen teilnimmt, kann sie ein konstantes Potenzial zwischen den Elektroden (dh ein konstantes Potenzial) aufrechterhalten, und die Potenzialänderung steht in direktem Zusammenhang mit der Änderung der Kohlenmonoxidkonzentration. Wenn ein Gassensor einen Ausgangsstrom erzeugt, ist seine Größe proportional zur Konzentration des Gases. Durch die Verwendung eines externen Stromkreises zur Messung des Ausgangsstroms des Sensors über Elektrodenleitungen kann die Kohlenmonoxidkonzentration mit einem breiten linearen Messbereich erfasst werden. Auf diese Weise ist es durch den Anschluss einer externen Signalerfassungsschaltung und entsprechender Umwandlungs- und Ausgabeschaltungen an den Gassensor möglich, Kohlenmonoxidgas zu erkennen und zu überwachen.
