مبدأ الكشف عن أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية لثاني أكسيد الكربون في أجهزة الكشف عن الغاز
يتم استخدام مستشعر غاز أول أكسيد الكربون جنبًا إلى جنب مع الإنذار وهو مكون الكشف الأساسي في الإنذار. لأنه يقوم على مبدأ التحليل الكهربائي المستمر المحتمل. عندما ينتشر أول أكسيد الكربون في مستشعر الغاز، فإن طرف الخرج الخاص به يولد مخرج تيار، والذي يتم توفيره لدائرة أخذ العينات في المنبه، ويلعب دورًا في تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. عندما يتغير تركيز الغاز، يتغير أيضًا تيار الخرج لمستشعر الغاز بشكل متناسب. تقوم الدائرة المتوسطة للإنذار بتحويل وتضخيم الإخراج لتشغيل أجهزة التنفيذ المختلفة، واستكمال وظائف الكشف والإنذار للصوت والضوء والكهرباء. جنبا إلى جنب مع جهاز التحكم المقابل، فإنه يشكل نظام إنذار للكشف أو المراقبة البيئية.
عندما ينتشر غاز أول أكسيد الكربون على سطح القطب العامل من خلال المسام الموجودة على الغلاف الخارجي والغشاء القابل للتنفس، فإنه يخضع للأكسدة على القطب العامل تحت العمل التحفيزي للقطب العامل. صيغة التفاعل الكيميائي هي:
CO+H2O→CO2+2H++2هـ-
يتم نقل أيونات H+ والإلكترونات الناتجة عن تفاعل الأكسدة على القطب العامل إلى القطب المضاد على مسافة معينة من القطب العامل من خلال المنحل بالكهرباء، وتخضع لتفاعل اختزال مع الأكسجين في الماء. صيغة التفاعل الكيميائي هي:
1/2O2+2H++2e-→H2O
ولذلك، يحدث تفاعل اختزال الأكسدة العكسية-داخل المستشعر. صيغة التفاعل الكيميائي هي:
2CO+2O2 →2CO2
يحدث تفاعل اختزال الأكسدة العكسي- دائمًا بين القطب الكهربائي العامل والقطب المضاد، ويولد فرق جهد بين القطبين.
ومع ذلك، بسبب استقطاب الأقطاب الكهربائية الناتج عن التفاعلات التي تحدث على كلا القطبين الكهربائيين، فمن الصعب الحفاظ على إمكانات ثابتة بين الأقطاب الكهربائية، مما يحد أيضًا من النطاق القابل للاكتشاف لتركيز أول أكسيد الكربون.
للحفاظ على إمكانات القطب الكهربائي ثابتة، أضفنا قطب كهربائي مرجعي. في مستشعر الغاز الكهروكيميائي ثلاثي الأقطاب الكهربائية، تعكس محطة الخرج التغير المحتمل بين القطب المرجعي والقطب العامل. نظرًا لأن القطب المرجعي لا يشارك في تفاعلات الأكسدة أو الاختزال، فإنه يمكنه الحفاظ على جهد ثابت بين الأقطاب الكهربائية (أي جهد ثابت)، ويرتبط التغير في الجهد بشكل مباشر بالتغير في تركيز أول أكسيد الكربون. عندما يقوم مستشعر الغاز بتوليد تيار خرج، فإن حجمه يتناسب مع تركيز الغاز. باستخدام دائرة خارجية لقياس تيار خرج المستشعر من خلال أسلاك القطب الكهربائي، يمكن اكتشاف تركيز أول أكسيد الكربون باستخدام نطاق قياس خطي واسع. بهذه الطريقة، من خلال توصيل دائرة الحصول على الإشارة الخارجية ودوائر التحويل والإخراج المقابلة بمستشعر الغاز، من الممكن اكتشاف غاز أول أكسيد الكربون ومراقبته.
