Што вы ведаеце пра электрахімічныя сэнсары

Электрадыemadeчны сэнсар — гэта тапа сэнсараў, якія спраўдзяюць элетрадыemadeчныя ўласцівасці аналіту, каб пераўтварыць хімічную колькасць у электрычную колькасць для чуткага выявлення.

Першыя электралектрамічныя сэнсары даталі да 1950-х гадоў, калі яны выкарыстоўваліся для маніторынга кісляку. А ў 1980-ых гадах яны выкарыстоўваліся для маніторынга шырокога спектра токсічных газоў і паказвалі добрае чулівасць і выбар.

ⅰ. Прынцып працоў электралектрамічнага сэнсара

Электралектрамічныя сэнсары працуюць праз хімічную рэакцыю з меркаваным газам і вытвораюць электрычны сигнал, які пропorcіяльны канцэнтрацыі газа. большасць электралектрамічных газавых сэнсараў вытвораюць тэчэнне, якое лінейна пропorcіяльнае канцэнтрацыі газа.

Электрахімічны сэнсар парама працуюць наступным чынам: молекулы цэлевага газа, якія ўпершыню ўзайсцю з сэнсарам, перш за ўсё, праходзяць праз дыяфрагму, якая прадупяжвае канденсацыю і таксама выступае ў ролі бар’ера ад пылі. Пасля гэтага молекулы газа дыфузуюць праз капілярную трубку, можна праз наступны фільтр, і потым праз гідрофобную мембрану да паверхні электрода ўяўлення. Там молекулы мгновена аксідуюцца ці рэдукуюцца, што спрычынае або спажыванне электроноў, што стварае электрычны ток.

Значыць, што колькасць молекул газа, якія ўходзяць у сэнсар такім чынам, абмежавана дыфузай праз капіляр. Аптымізаванне шляху дазваляе атрымаць падходящы электрычны сигнал у залежнасці ад жаданага диапазона памеру. Дызайн чутлівага электрода мае ключавае значэнне для дасягнення выsoкай чутлівасці да цэлевага газа і падавлення непажаданых адказоў на памешчаючыя газы. Гэта ўключае тройковую сістэму для твердых, раствараў і газоў, і ўсё ўключвае хімічную ідэнтыфікацыю аналітнага газа. Электралітычны ёлклік завяршается так званым каўтарным элетродам, элетродам Cont, які выраўнюе реакцыю ў чутлівым элетродзе. Іонны ток паміж элетродам Cont і элетродам Sen пераносіцца электралітам унутры корпуса сэнсара, пакуль шлях току прыводзіцца праз провад, які заканчваецца пін-коннектарам. Утрэцца трэці элетрод у элетралітычных сэнсарах (3-элетродныя сэнсары). Так званы рэферэнтны элетрод выкарыстоўваецца для задання потэнцыяла чутлівага элетрода ў фіксаванай велічыне. Для гэтай цэлі і звычайна для працягвання элетралітычных сэнсараў патрабуецца канстантная потэнцыяльная сістэма.

ⅱ. Кампаненты электралічнага сэнсара

Электралічны сэнсар укłадае з наступных чатырох галоўных кампанентав:

1. Дыхальныя мембраны (таксама вядомыя як гідрофобныя мембраны): Ці мембраны служą, каб закрываць чулавыя (каталітычныя) электрады і, у пэўных выпадках, рагуляваць молекулярную вагу газоў, якія дасягаюць паўierzхні электрода. Звычайна такія мембраны вырабляюцца з фільмаў з Тефалона з нізкай пранікальнасцю. Калі гэтыя мембраны выкарыстоўваюцца для перакрывання электрадаў, сэнсары называюцца зашчытымымі сэнсарамі. Або можна выкарыстаць фільм з Тефалона з вышнім роўкам пранікальнасці разам з капілярам, каб рагуляваць молекулярную вагу газа, які дасягае паўierzхні электрода. Гэта канфігурацыя называецца капілярным тыпам сэнсара. Пасля каб забезпечыць механічную абарону сэнсара, фільм таксама выканвает функцыю фільтра, вылічаючы непатрэбныя частынкі. Каб забеспечыць правільную молекулярную вагу газа, якая дапускаецца да праходжання, важна выбраць правільны розмір апературы для абодвух мембраны і капіляра. Розмір апературы мае дазволіць дастатачнае колькасць молекул газа дасягнуць чулавага электрода, не вызвалюжаючы выцякачы ці швидкага высохнення раствару.

2. Электрод: Крайне важна ўвага да выбару матэрыяла электрода. Матэрыял павінен быць каталітычным, здатным выканаць паўэлектралітычную реакцыю працягом даўняга часу. Звычайна электроды вырабляюцца з дражчымі metallамі, як, напрыклад, платына ці золата, якія эфектыўна реагуюць з газавымі молекуламі праз каталіз. У залежнасці ад канструкцыі сэнсара, тры электрода могуць быць выраблены з розных матэрыялаў, каб спрыяць электралітычнай реакцыі.

3. Электраліт: Электраліт павінен быць здатным абезпячваць электралітычныя реакцыі і эфектыўна пераўтвараць іонныя заряды на электрод. Аднак, ён таксама павінен утрымліваць стаялыя адносіны з дапаможным электродам і быць сумесным з матэрыяламі, выкарыстанымі ў сэнсары. Падрыхтоўнае выпарванне электраліту можа прывясті да слаблення сигналу сэнсара, што можа захварваць яго дакладнасць і няперарванасць.

4. Фільтры: Працягом часу, фільтры скрабара можа ўсталявацца перад сэнсарам для вылучэння непатрэбных газоў. Выкаранне фільтраў абмежаванае, з калейным узроўнём эфектыўнасці для кожнага тыпу. Актыўны карбон прынята за найшырэйшую выкаранную матэрыял фільтра, якіэффектыўна адфільтравае большасць хімічных рэчыва, з выключэннем моносакопеніка. Каштоўна выбраўшы правільную фільтруючую супольнасць, адрознаць электрады чутлівых сэнсарав да іх патрэбных газоў.

ⅲ. Класіфікацыя Электраднага Сэнсара

Существуе шмат спосабаў класіфікацыі электрадных сэнсарав. Залежыць ад іх разных вывадных сигналлаў, яны можуць быць падзелены на потэнцыйальныя сэнсары, ампераметрычныя сэнсары і кондактаметрычныя сэнсары.

Залежыць ад рэчываў, якія выявляюцца электраднымі сэнсарамі, электрадныя сэнсары можна галоўным чынам падзеліць на іонавыя сэнсары, газавыя сэнсары і біасэнсары.

ⅳ. Галоўныя Уласцівасці І Фактары Впливу

1. Чуткасць

Галоўныя чыннікі, якія ўплывалі на чуласць, уключаюць: актыўнасць каталізатара, падача абёру, праводымасць электраліту і аміянтная температура.

2. Аднаўленне адказу

Галоўныя чыннікі, якія ўплывалі на швидкасць аднаўлення адказу, — гэта актыўнасць каталізатара, праводымасць электраліту, структура камеры для газаў, ўласцівасці газаў і т.д.

3. Выбарнасць/Перакрыцце

Галоўныя чыннікі, якія ўплывалі на выбарнасць, уключаюць тып каталізатара, электраліт, напружанне сутыку, фільтр і т.д.

4. Пастаяннасць/Дагаradнае стабільнасць

Чыннікі, якія ўплывалі на пастаяннасць, уключаюць: стабільнасць структуры электрода, стабільнасць электраліту, стабільнасць газавай цягніцы і т.д.

5. Выкладзенасць да високіх і нізкіх температур

Чыннікі, якія ўплывалі на стабільнасць при високіх і нізкіх температурах, уключаюць: актыўнасць каталізатара, стабільнасць структуры электрода і ўласцівасці газа.

V. Чатыры галоўных застосунка электрachemicalных сэнсараў

Электрахімічныя сэнсары шырока выкарыстоўваюцца ў промысловых і цывільных арэалах выявлення газаў, могуць выявляць азот, фармальдегід, углекислы газ, аміяк, салёнае сера, двусерыя аксід, дыоксид азоту, кислород і іншыя газы, часта выкарыстоўваюцца ў перенаснай апаратуры і апаратуры непарыўнага маніторинга газаў.

1. Сэнсар влажнасці

Влажнасць з'яўляецца важным паказчыкам атмасфернага серадовішча. Паміж влажнасцю поветра і чалавечага тэла існуе цісная звязка праз эфект упарвання. Умовы высоцеі температуры і вялікай влажнасці прыводзяць да затrudнення ўпарвання воды з чалавечага тэла, што адчуваецца як нязручнасць і душнасць. Нізкая температура разам з высоцеі влажнасцю прыводзіць да інтэнсіўнага аддачыню heat, што можа спрычыніць простуду ці замерзанне. Найбуйнейшая температура для чалавека знаходзіцца ў дыяпазоне 18~22℃, а relativesая влажнасць у дыяпазоне 35%~65% RH. У сістэмах маніторынга серадовішча і здароўя часта выкарыстоўваюцца інструменты, такія як відлік-термаметр, ручны гігrometer і вентыляцыйны гігrometer для вызначэння влажнасці поветра.

У останнія гады ў выяве з'явілася вялікае колькасць літаратурных артыкулаў пра выкарыстанне сэнсара для вызначэння влажнасці паўз. Пазаэлектрычныя камені, якія карыстаюцца для вызначэння вобравой влажнасці, вырабляюцца у выглядзе маленькіх пазаэлектрычных каменей праз фоталітаграфію і хімічную эрату, і чатыры рэчавіны наносяцца на камені AT-пазаэлектрычных 10 МГц, якія маюць высоцную масавую чуткасць да влажнасці. Камень з'яўляецца рэзанатарам у цыклі колебанняў, частата якога зменаецца з масай, і выбраўшы правільнае пакрыцце, сэнсар можа выкарыстоўвацца для вызначэння вобравай влажнасці розных газаў. Чуткасць, лінейнасць адказу, час адказу, выбар, гістэрэзіс і час жыцця сэнсара залежаць ад ўлад дэйствіцелных хімічных пакрыццяў.

2, Сэнсар аksіда азоту

Аксід нітрагена з’яўляецца рознымі аксідамі нітрагена, складзенымі з сумесці газоў, чэста выразжаемых як NOX. У аксідзе нітрагена хімічная стаяліść розных форм аксідаў нітрагена розная, у поветры ў чыннасці часта дзеліцца на нітрычную кислоту і дваксід нітрагена з буйнейшай хімічнай стаялісцю, іх значэнне ў санітарнай гігієне з’яўляецца больш важным, чым іншыя формы аксідаў нітрагена.

У экалагічным аналізе пад выхадам азоту звычайна разумеюць азотны дыксід. Кітайскі стандартны спосаб кантролю выхадаў азоту — гэта кольараметрычны спосаб нафталенавага етыленедыамінага гідрабрада, чуткасць метаду складае 0.25уг/5мл, коефіцыент пераўтварэння метаду ўплывается складам абсарбуючага рашэння, канцэнтрацыяй азотнага дыксіду, швиддасцю збору газа, структурай абсарбуючай трубкі, супастой іонамі і температурай, і многімі іншымі чыннікамі, не ўвесь аднанавлены. Дэтэрмінацыя сэнсарам — гэта новы метад, які развіўся за останнія гады.

3, Сэнсар сульфіднага водорода

Сераводародны кісень — гэта бесцветны, горучы газ з асобыстым запахам пратрэнанага яйца, які ўзбуждае ірываючую і душную дзеянне, шкадлівы для чалавечага тела. Найчастейшыя метады выкарыстоўваюць калорыметрыю і газавую хроматографію для вызначэння сераводароднага кісеня ў поветра. Вызначэнне забруднікаў у поветры, якіх колькасць часта дасягае роўня мг/м3, яляецца адной з голоўных застосуванняў газавых сэнсараў, але палупровадніковыя газавыя сэнсары не спарадзяюць вялікім патрабаванням да чуласці і выбараснасці для маніторынгу пэўных забруднікаў у газаў у короткі перыяд часу.

Масіў сэнсараў цянькіх фільмаў з даповненнем срэбрам складаецца з чатырох сэнсараў, якія паўночайным чынам запісваюць канцэнтрацыі двакису сурмы і сераводароднага кісеня з выкарыстаннем універсальнага аналізатара на аснове куламетрычнага тітравання і сігналіў ад масіва палупроводніковых газавых сэнсараў. На практицы паказана, што срэбронаціленыя цянькія фільмавыя сэнсары, выкарыстоўваныя ў 150 °C ў стацыянарным режыме, эфектыўныя для маніторынгу ўзроўню сераводароднага кісеня ў горадскім поветры.

4. Сенсар двуокісі серы

Двуокіс серы — адна з галоўных рэчавін, якія забрудняюць паветра, і вылічэнне двуокіса серы ў паветры ёсьць регулярная частка тэставання паветра. Прымененне сенсараваў пры маніторынгу двуокіса серы паказала вялікую перавагу, ад кароткавання часу вылічэння да зніжэння ліміту вылічэння. Твердые полімеры выкарыстоўваюцца як іонныя абмянныя мембраны, з аднаго боку якой знаходзяцца ўнутраны электраліт для каўтарнага і датальнага электрада, а з другога боку ўсталявана платынавая электрада, каб утварыць сенсар двуокіса серы. Сенсар ўсталяецца ў прамое камеры і аксідыруе двуокіс серы пад напружаннем 0.65V. Пасля гэтага паказваецца ўмова двуокіса серы. Усяпачуць правiснасцi выказвае высокую чуткасць па потоках, кароткі час адказу, добрая стаяласць, нізкі фонавы шум, лінейны дыяпазон 0.2 ммоль/Л, ліміт вылічэння 8*10-6 ммоль/Л, і спадзейнасць сигналу да шуму 3.

Датчик не толькі можа выяўляць двукис салі ў поветры, але і карыстася для выявлення двукіса салі ў розных ропучых з нізкай прываднай спасобысцю. Газавая чуткая аб’емка датчыка на арганічна модыфікаванай сілікатнай цяшцы для выявлення газу двукіса салі быў створаны з выкарыстаннем процесу сол-гель і спін-тэхналогіі. Гэтыя аб’емкі паказваюць адміrenomную воспраўдаемасць і абваротнасць пры выявленні двукіса салі, з хуткім часам адказу меншым за 20 секунд. Крыйка, яны паказваюць мінімальную інтэрэйкцыю з іншымі газамі і маюць малае ўплыв змены температуры і влажнасці.