Электрохимикалық сенсорлар туралы не білесіз?

Электрохимиялық сенсор анализациялық белгілерге негізделген сенсор түрі болып табылады, ол химиялық шаманы электрик шамаға айналдырады, сондықтан дағды және анықтау үшін пайдаланылады.

Электрохимиялық сенсорлардың алғашқы нұсқалары 1950 жылдарына дейінге қарай, олар оксигенді көздейтуді үшін пайдаланылған. Және 1980-жылдарға дейінгі кезде, олар кеңінен қатерлік газдарды көздейту үшін пайдаланылды және жақсы ерекше тәсілдер мен таңдауға ие болды.

электрохимиялық сенсордың жұмыс принципі

Электрохимиялық сенсорлер газдың концентрациясына пропорционал түрде шығатын электрик сигнал құру арқылы газдың өлшені бойынша химиялық реакция жасайды. Көп электрохимиялық газ сенсорлері газ концентрациясына линейді тәсілде пропорционал ток өткізеді.

Электрохимиялық газ сенсоры осындай жұмыс істейді: Сенсормен қосалып отырған мақсаттық газ молекулалары алғаш ретте конденсат алуға мүмкіндік бермейтін, сонымен қатар қуыршақ барьері рөлін атқаратын диафрагма арқылы өтеді. Содан кейін газ молекулалары капилляр түбішкеңісі арқылы, мүмкін тәс енгізілген фильтр арқылы, сондықтан да гидрофоб мембрана арқылы сенсорлық электроддың қырына өтеді. Орналасқан молекулалар орында қамтитын немесе қысқартады, сондықтан электрондарды өзгертеді немесе пайдаланады, мысалы, электрик ток құру.

Мәлімет беру үшін маңызды, сенсорға осы тәсілмен кіретін газ молекулаларының саны капиляр арқылы диффузия арқылы шектелген. Жолды оптимизациялау арқылы, қажетті өлшеу диапазонына сәйкес қатысты электрик сигнал алуға болады. Орындаушы электродтың дизайны мақсатты газға қарсы жоғары тезікті қамтиды, ал қате шығуы мүмкін газдарға қарсы қатысты жауаптарды бас тартуға көмектеседі. Бұл, табиғаттық қатынастар, су және газдар үшін үш қадамдық системадан тұрады, әрбірі де анализ газының химиялық ідентификациясын қамтамасыз етеді. Электрохимиялық ячейка сенсордың денесінде орналасқан электролит арқылы Cont электроды мен Sen электроды арасындағы иондық ток пернетін арқылы орнатылады, ал ток жолы пин коннекторымен аяқталған шың арқылы ұсынылады. Үш-электродтық сенсорларда (3-электродтық сенсор) әдетте үшінші электрод қосылады. Сенсор электродының потенциалын тұрақты мәнде сақтау үшін так называемый реттерге сайланған электрод қолданылады. Осы мақсаттардың және электрокемиялық сенсорлардың қызмет етуі үшін тұрақты потенциалдық циркуйт қажет.

ⅱ. Электрохимик sensor тікелей компоненттері

Электрохимик сенсор төмендегі төрт негізгі компоненттен тұрады:

1. Өкілді мембраналар (гидрофобтік мембраналар деп де аталады): Бұл мембраналар сенсордың кез-келген жағдайда газ молекулаларының электродағы бетке қол жеткізуге көмектеседі және табиғаттың дамуына сенсорлық (катализдік) электродтарды қоршаған. Бұл мембраналар түрлі жағдайда тегін поралық Teflon пленкаларынан жасалған. Егер мембраналар электродтарды қоршаған болса, онда сенсорлар «қойылған сенсор» ретінде белгіленеді. Мембрананың орнына жоғары поралық Teflon пленка және капиляр қолданылатын болса, газ молекулаларының электродағы бетіне қол жеткізуге көмектеседі. Бұл конфигурация «капилярлік типті сенсор» деп аталады. Сенсорға механикалық қорғау үшін пленка қосымша фильтр ретінде жұмыс істейді, қажетсіз шаршыларды алып тастайды. Газ молекулаларының қажетті молекуляр массасы өтетінін сақтау үшін мембрана мен капиляр үшін қажетті диаметрді таңдау маңызды. Диаметр электродағы бетке жететін газ молекулаларының санын жеткізуге, сонымен қатар, электролиттің суынан шығу немесе жылдам құрғауға мүмкіндік бермеу үшін жеткілікті болуы керек.

2. Электрод: Электрод материалын тану және таңдау өте маңызды. Материал катализатор болуы керек, сонымен қатар, ұзақ уақыт ішінде жарты электролиттік реакцияға мүмкіндік беруі тиіс. Біріктірмелерге сәйкес, электродтар құрылғылық metallardan жасалады, мысалы, платина немесе алтын, олар газ молекулаларымен әріп етіп катализация арқылы әрекет етеді. Сенсордың дизайнына байланысты, үш электрод әртүрлі материалдардан жасалуы мүмкін, бұл электролиз реакциясын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

3. Электролит: Электролит электролиттік реакцияларды қамтамасыз етуге және иондық зарядты электродқа әріп етуге мүмкіндік беруі керек. Оның қосымша qualities-ы, реттелген электродмен стабилдік потенциал құруға және сенсорда қолданылатын материалдармен сәйкесше болуға мүмкіндік береді. Электролиттің шыбытты қайнауы сенсор сигналын жәуке түсіруге мүмкіндік береді, бұл оның дәлдігі мен достыққа қарағанда қателіктерге мүмкіндік береді.

4. Фильтрлер: Сенсордың алдында қауіпсіз газдарды өшіру мақсатында екіндік фильтрлер тіркелген болуы мүмкін. Фильтрлердің таңдауы шектеулі, әр түрі өзге арналған қызметтер деңгейі бар. Активті карбон - ең көп пайдаланылатын фильтр материалы болып табылады, ол угилдаушы газдан басқа барлық химиялық элементтерді жоюға мүмкіндік береді. Мұндай әртүрлі фильтр материалдарын тиімді тәсілмен таңдаудың нәтижесінде, электрокيميAGER сенсорлары өзін-өзі белгілі газдарға қарағанда таңдамалылықпен жұмыс істейді.

ⅲ. ЭлектрохимиAGER сенсорлардың түрлендіруі

ЭлектрохимиAGER сенсорлардың шығыс сигналдарына байланысты, олар потенциометриялық сенсорлар, амперометриялық сенсорлар және кондуктометриялық сенсорларға бөлінеді.

ЭлектрохимиAGER сенсорлар табиғаттың қандай элементтерін анықтағанына байланысты, олар ион сенсорлары, газ сенсорлары және биосенсорларға бөлінеді.

ⅳ. Негізгі қасиеттер және әсер ететін факторлар

1. Сезімділік

Тәуелсіздікке әсер ететін негізгі факторлар: катализатордың активдігі, һава сипаттығы, электролиттің проводимдігі және шамамдағы температура.

2. Жауапты қайта алу

Жауапты қайта алу жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар: катализатордың активдігі, электролиттің проводимдігі, газ камерының құрылымы, газ қасиеттері сияқты.

3. Таңдаулық/Қателіктер бойынша қараңғы

Таңдаулыққа әсер ететін негізгі факторлар: катализатордың түрі, электролит, бұзылмаған күш, фильтр сияқты.

4. Қайталану/Уақытша стабилдік

Қайталануды әсер ететін факторлар: электрод құрылымының стабилдігі, электролиттің стабилдігі, газ жолының стабилдігі сияқты.

5. Үлкен және кіші температуралық қасиеттер

Үлкен және кіші температуралық стабилдікке әсер ететін факторлар: катализатордың активдігі, электрод құрылымының стабилдігі және газ қасиеттері.

Электрохимиялық сенсорлардың төрт негізгі қолданыс саласы

Электрохимік сенсорлар газдық табыстықтардағы өнеркәсіптердік және мемлекеттік салаларда кеңінен пайдаланылады, озон, формальдегид, углердің оксиді, аммония, сульфид водород, диоксид сульфур, диоксид азот, кисень және басқа газдарды анықтауға болады, ұсыныстарда переналдық приборлар мен онлайн газ мониторингінің приборларына пайдаланылады.

1. Жұмбақтық сенсор

Құрғылық ауруыңыз өкілдік ортегінің маңызды көрсеткіші, құрғылық ауруы мен адам өмірінде шаруашылық түсіндірілген жылумен жақын байланыс бар. Жылтындағы және құрғылық ауруының үлкен деңгейінде адам ұшырған суын қиын болады және бас қалайды. Төмен температуралық және құрғылық ауруының үлкен деңгейінде адам өмірінің жылу сыйғысы интенсивті болады, грипппен және қорықпен қате болуы мүмкін. Адам өмірі үшін ең ыңғайлы температура 18~22℃, нسبи құрғылық ауруы 35%~65% RH. Ортағы және денсаулықты қолдау үшін, құрғылық ауруын анықтау үшін, вентиляциялық психрометрлер, қолмен іске қосу психрометрлері және басқа алатын құрылғылар қолданылады.

Соңғы жылдарда һауағың нысандылығын анықтау үшін сенсорларды пайдаланудың көп литература ескерімдері бар. Нысандылықты анықтау үшін пайдаланылатын толырылған пиезоэлектрик шиешілерге, фотолитография мен химиялық шығару әдістері арқылы кіші қабаттарға бөлінген пиезоэлектрик шиешілер жасалады, ал 10 МГц деген жуындыққа қараған AT-тіркесілеуі бойынша төрт материал AT-тіркесілеуіне қосылады. Шиеші - орындаушы құрылғыда резонатор болып табылады, оның частотасы массаға байланысты өзгереді, және қажетті қабатты таңдағаннан кейін, сенсор әртүрлі газдардың нысандылығын анықтау үшін пайдаланылады. Сенсордың эрекше тәсілдері, жауаптың сызықтықтығы, уақыт, таңдау қабілеті, гистерезис және өмірбаптары қабаттың химиялық қасиеттеріне байланысты.

2, Нитроген оксид сенсоры

Азоттың оксиді - азоттың оксидтерінің түрлерінің бірі, газдардың жұмысына толық қатысты. Азоттың оксидінде азоттың оксидінің химиялық стабилдігі әртүрлі, онда азоттың моноксиді мен азоттың диоксиді сияқты химиялық қасиеттеріне салыстырылған. Олардың саулық сақтаудағы маңыздылығы басқа азоттың оксидінің түрлерінен көп.

Жаратыншылық анализде, азоттың оксиді екінші дәрежелі азот оксидіне байланысты. Қытайдың стандарттық нитрогендік оксидтерді мониторинг жобасы - нафталин етилендиамин гидрохлоридтік өлшеу әдісі, әдістің тәсілі 0,25мг/5мл, ауыстыру коэффициентінің әдісі абсорбция шырынының тұрақтылығына, екінші дәрежелі азот оксиді концентрациясына, газ топтау жылдамдығына, абсорбент шырының құрылымына, иондардың біріктігі мен температураға және басқа көптеген факторларға байланысты, толық тез-тең емес. Сенсорлардың анықтау әдісі соңғы жылдарда әзірленген жаңа әдіс.

3. Сүлекші сульфид газ сенсоры

Сульфид сутегі - адам ағзасына зиян келтіретін, тітіркендіргіш және қысылатын, шіріп кеткен жұмыртқа иісі бар, түсті емес жанар-жағар газ. Көбінесе ауадағы сутегі сульфидін анықтау үшін калориметрия мен газ хроматографиясын пайдаланады. Көбінесе mg/m3 деңгейінде төмен ауа ластаушы заттарды анықтау газ датчиктерінің негізгі қолдануларының бірі болып табылады, бірақ жартылай өткізгіш газ датчиктері кейбір ластаушы газдарды қысқа мерзімде бақылау үшін сезімталдығы мен селективтілігі талаптарына жауап бере алмайды.

Күмүшпен қапталған жұқа пленкалы датчиктер массиві төрт датчиктен тұрады, олар көмірқышқыл газы мен сутегі күкіртті концентрациясын коулометриялық титрлеуге және жартылай өткізгіш газ датчиктер массивінен сигналдарға негізделген әмбебап анализаторды пайдалана Тәжірибе көрсеткендей, қала ауасындағы сутегі күкіртті құрамын бақылау үшін 150 °С температурада тұрақты температурада қолданылатын күміспен қапталған жұқа пленкалы датчиктер тиімді.

4. Сульфур диоксид сенсоры

Сульфур диоксид - бұл һауағы тартып кететін негізгі жерлердің бірі, және һауадағы сульфур диоксидін анықтау - һауа тәсімдемесіндегі регулар бөлімі. Сенсорлардың сульфур диоксидін мониторлауда пайдалануының үздік қасиеттері көрсетілген, анықтау уақытын қысқартуға дейін анықтау шекаресін төмендетуге дейін. Ион алмастыру мембраналары солид полимерлер ретінде қолданылады, мембрананың бір жағында қарама-қарсы және реттеу электродтары үшін ішкі электролиттер болып табылады, ал екінші жағына платина электроды қосылып сульфур диоксид сенсоры құрылады. Сенсор әріп яugasында орнатылып, 0.65V вольтта сульфур диоксидін оксидециялаеді. Соңында сульфур диоксид мазмұны көрсетіледі. Анықтау агрегаты үлкен ампердік сандықтықпен, қысқа жауап уақытымен, жақсы стабильдікпен, төменге фон шумымен, 0.2 ммоль/Л линейдік диапазонмен, 8*10-6 ммоль/Л анықтау шекаресімен және 3-ке тең сигнал-шум соотношениямен жұмыс істейді.

Сенсор егінде тұрғынан сүлфид оксидін есептеу үшін қолданылатын және көміршік еңбекті аз ететін sıралықтағы сүйекшелердегі сульфур диоксидін анықтау үшін де қолданылатын. Органикалық түрленген силкат тон филм сульфур диоксид газ сенсорының газ-сенситивтік коатингі сол-гел процессі мен спин технологиясын пайдаланып жасалды. Бұл коатинг сульфур диоксидін анықтауда мүмкіндік береді, және оның қайталануы мен терісі жақсы, 20 секуннан аз уақыт ішінде шындыққа жетеді. Содан басқа, ол басқа газдармен ауыстырылмайды және температуралық және влажностьтық өзгерістерге арналған.