電化學傳感器原理及實例

電化學傳感器兩類導體形成的接界面上所發(fā)生的帶電及電子轉換變化的科學。1、電子導體（金屬導體，半導體）2、離子導體（電解質溶液）什么是電化學？電化學傳感器概念：是基于待測物的電化學性質并將待測物化學量轉變成電學量進行傳感檢測的一種傳感器。分類：按檢測對象分：生物傳感器，氣體傳感器，離子傳感器。按工作方式分：電導型傳感器，電勢型傳感器，電流型傳感器。各式各樣的電化學傳感器

電化學傳感器-工作原理

將待測物質以適應形式置于電化學反應池中，測其電化學性質（如電流、電位、電量等）變化則可實現(xiàn)物質組成及含量的測定。典型的電化學傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開。

如氣體。電化學傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應，然后是憎水屏障，最終到達電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應，以形成充分的電信號，同時防止電解質漏出傳感器。

穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發(fā)生反應，傳感電極可以采用氧化機理或還原機理。這些反應由針對被測氣體而設計的電極材料進行催化。

通過電極間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產生電流，電化學傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

電化學傳感器-組成部分電化學傳感器包含以下主要元件：

A.

透氣膜（也稱為憎水膜）：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電極表面的氣體分子量。此類屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。這類傳感器稱為鍍膜傳感器?；蛘?，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆蓋，而用毛管控制到達電極表面的氣體分子量。此類傳感器稱為毛管型傳感器。除為傳感器提供機械性保護之外，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軌蛟试S足量的氣體分子到達傳感電極?？讖匠叽邕€應該防止液態(tài)電解質泄漏或迅速燥結。

電化學傳感器-組成部分

B.

電極：選擇電極材料很重要。電極材料應該是一種催化材料，能夠執(zhí)行在長時間內執(zhí)行半電解反應。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。視傳感器的設計而定，為完成電解反應，三種電極可以采用不同材料來制作。

C.

電解質：電解質必須有夠促進電解反應，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)定的參考電勢并與傳感器內使用的材料兼容。如果電解質蒸發(fā)過于迅速，傳感器信號會減弱。

D.

過濾器：有時候傳感器前方會安裝洗滌式過濾器以濾除不需要的氣體。過濾器的選擇范圍有限，每種過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)化學物質，但不能濾除一氧化碳。通過選擇正確的濾材，電化學傳感器對其目標氣體可以具有更高的選擇性。

電化學傳感器-共有特性

1．在三電極傳感器上，通常由一個跳線來連接工作電極和參考電極。如果在儲存過程中將其移除，則傳感器需要很長時間來保持穩(wěn)定并準備使用。某些傳感器要求電極之間存在偏壓，而且在這種情況下，傳感器在出廠時帶有九伏電池供電的電子電路。傳感器穩(wěn)定需要30