مبدأ الكشف عن استشعار الكهروكيميائية CO من كاشف الغاز
يعتمد مستشعر غاز أول أكسيد الكربون الكهروكيميائي تصميمًا مغلقًا ، ويتكون هيكله من أقطاب كهربائية ، ومرشحات ، وأغشية نفاذة للغاز ، وإلكتروليتات ، وأسلاك توصيل قطب كهربائي (دبابيس) ، وأغلفة.
يتم استخدام مستشعر غاز أول أكسيد الكربون جنبًا إلى جنب مع الإنذار وهو عنصر الكشف الأساسي في الإنذار. يستخدم التحليل الكهربائي المستمر كمبدأ أساسي. عندما ينتشر أول أكسيد الكربون إلى مستشعر الغاز ، يولد طرف الخرج ناتجًا تيارًا يتم توفيره لدائرة أخذ العينات في الإنذار ، ويلعب دورًا في تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. عندما يتغير تركيز الغاز ، يتغير تيار خرج مستشعر الغاز أيضًا بشكل متناسب ، ويتم تحويل الإخراج وتضخيمه بواسطة الدائرة الوسيطة للإنذار لدفع مشغلات مختلفة لإكمال وظائف الكشف والإنذار للصوت والضوء والكهرباء ، و المقابلة تشكل أجهزة التحكم معًا نظامًا للكشف أو المراقبة البيئية.
عندما ينتشر غاز أول أكسيد الكربون على سطح القطب العامل من خلال فتحات الغاز الموجودة على الغلاف من خلال الغشاء المنفذ للغاز ، تحت تحفيز القطب العامل ، يتأكسد غاز أول أكسيد الكربون على القطب العامل. صيغة تفاعلها الكيميائي هي:
ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى H2O → CO2 بالإضافة إلى 2H بالإضافة إلى 2e-
يتم نقل أيونات H plus والإلكترونات الناتجة عن تفاعل الأكسدة على قطب العمل إلى قطب العداد على مسافة معينة من القطب العامل عبر الإلكتروليت ، وتخضع لتفاعل اختزال مع الأكسجين في الماء. صيغة تفاعلها الكيميائي هي:
1 / 2O2 بالإضافة إلى 2H بالإضافة إلى 2e- → H2O
لذلك ، يحدث تفاعل عكس الأكسدة والاختزال داخل المستشعر. صيغة تفاعلها الكيميائي هي:
2CO بالإضافة إلى 2O2 → 2CO2
يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال القابل للانعكاس هذا دائمًا بين قطب العمل وقطب العداد ، ويولد فرق جهد بين الأقطاب الكهربائية.
ومع ذلك ، نظرًا لأن التفاعلات التي تحدث على القطبين سوف تستقطب الأقطاب الكهربائية ، فمن الصعب الحفاظ على إمكانات ثابتة بين الأقطاب ، وبالتالي الحد من النطاق القابل للاكتشاف لتركيز أول أكسيد الكربون.
من أجل الحفاظ على جهد ثابت بين الأقطاب الكهربائية ، أضفنا قطبًا مرجعيًا. في مستشعر الغاز الكهروكيميائي ثلاثي الأقطاب ، يعكس طرف الإخراج التغير المحتمل بين القطب المرجعي والقطب الكهربي العامل. نظرًا لأن القطب المرجعي لا يشارك في تفاعل الأكسدة أو الاختزال ، فيمكنه الحفاظ على ثبات الجهد بين الأقطاب الكهربائية. (أي ، احتمال ثابت) ، يرتبط تغيير الجهد في هذا الوقت ارتباطًا مباشرًا بتغيير نفس تركيز ثاني أكسيد الكربون. عندما ينتج مستشعر الغاز تيارًا ناتجًا ، فإن حجمه يتناسب مع تركيز الغاز. يمكن الكشف عن تركيز أول أكسيد الكربون عن طريق قياس تيار خرج المستشعر بدائرة خارجية من خلال سلك الرصاص الكهربائي ، وله نطاق قياس خطي واسع. بهذه الطريقة ، يمكن الكشف عن غاز أول أكسيد الكربون ومراقبته عن طريق التوصيل الخارجي لدائرة الحصول على الإشارة ودائرة التحويل والإخراج المقابلة بجهاز استشعار الغاز.
