مقدمة إلى المجسات الكهروكيميائية لأجهزة الكشف عن الغاز
إن جزءًا كبيرًا من غازاتها القابلة للاشتعال والسامة والضارة لها نشاط كهروكيميائي ويمكن أكسدتها أو تقليلها كهروكيميائيًا. ومن خلال الاستفادة من هذه التفاعلات يمكن تمييز تركيب الغاز والكشف عن تركيز الغاز. هناك العديد من الفئات الفرعية لأجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية:
(1) مبدأ أجهزة استشعار الغاز من نوع الخلية الأولية (المعروفة أيضًا باسم أجهزة استشعار الغاز من نوع خلية جافوني، وأجهزة استشعار الغاز من نوع خلية الوقود، وأجهزة استشعار الغاز من نوع الخلية التلقائية) يشبه مبدأ البطاريات الجافة التي نستخدمها، باستثناء قطب المنغنيز الكربوني يتم استبدال البطارية بقطب غاز. على سبيل المثال، في مستشعر الأكسجين، يتم تقليل الأكسجين عند الكاثود، وتتدفق الإلكترونات عبر مقياس التيار الكهربائي إلى القطب الموجب، حيث يتأكسد معدن الرصاص. يرتبط حجم التيار ارتباطًا مباشرًا بتركيز الأكسجين. يمكن لهذا النوع من أجهزة الاستشعار اكتشاف الأكسجين وثاني أكسيد الكبريت وغاز الكلور وما إلى ذلك بشكل فعال.
(2) يعتبر مستشعر الغاز من نوع الخلية الإلكتروليتية ذات الإمكانات الثابتة فعالاً للغاية في اكتشاف الغازات المختزلة. يختلف مبدأها عن مبدأ أجهزة الاستشعار من نوع البطارية الأصلية. ويحدث تفاعله الكهروكيميائي تحت قوة التيار، مما يجعله مستشعرًا حقيقيًا لتحليل كولوم. تم استخدام هذا النوع من أجهزة الاستشعار بنجاح في الكشف عن الغازات مثل أول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والهيدروجين والأمونيا والهيدرازين وما إلى ذلك. وهو حاليًا المستشعر الرئيسي للكشف عن الغازات السامة والضارة.
(3) ستشكل مستشعرات الغاز من نوع بطارية التركيز، مع الغازات النشطة كهروكيميائيًا على جانبي الخلية الكهروكيميائية، قوة دافعة كهربائية مركزة تلقائيًا. ويرتبط حجم القوة الدافعة الكهربائية بتركيز الغاز. ومن الأمثلة الناجحة على هذه المستشعرات أجهزة استشعار الأكسجين للسيارات وأجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون من نوع الإلكتروليت الصلب.
(4) مستشعر الغاز الحالي المحدد هو نوع من أجهزة الاستشعار التي تقيس تركيز الأكسجين. إنها تستخدم مبدأ أن الحد الحالي في الخلية الكهروكيميائية يرتبط بتركيز الناقل لإعداد مستشعر تركيز الأكسجين (الغاز)، والذي يستخدم للكشف عن الأكسجين في السيارات وللكشف عن تركيز الأكسجين في الفولاذ المنصهر.
