Elektrokimyaviy sensorni nima haqida bilasiz

Elektrokimyoviy sensor analitik maxsulotning elektrokimyoviy xususiyatlari orqali kimyoviy miqdorni elektrik miqdori sifatida o'zgartiruvchi sensor turidir.

Eng avvalgi elektrokimyoviy sensorlar 1950-yillardan boshlab oksigenni kuzatish uchun ishlatilgan. Va 1980-lariga qadar, ulardan bir necha toksikdor gazlarni kuzatish uchun ishlatildi va yaxshi sensitivlik va tanlovchanlik ko'rsatdi.

ⅰ. Elektrokimyoviy sensorning ishlash printsipi

Elektrokimyoviy sensorlar o'lchaydigan gaz bilan kimyoviy ravishda reaksiya qilib, gaz koncentrasiyasiga nisbatan elektrik signallarini yaratadi. Ko'p elektrokimyoviy gaz sensorlari gaz koncentrasiyasi bilan chiziqaroq proporsional joriy yaratadi.

Elektrokimyaviy gaz sensori quyidagicha ishlaydi: Sensorga moylangan maqsadli gaz molekulalari avval kondensatsiyani oldini olish uchun va ham dustlarni to'qizish uchun ishlatiladigan membran orqali o'tadi. Keyin gaz molekulalari kapillar tuba orqali, imkoniyat bo'lsa keyingi filtrlardan o'tib, so'ngra gidrofob membran orqali sezuvchi elektrodning yuzasiga yetib boradi. U yerda molekulalar tez orada oksidatsiya yoki redutsiya etadi, bu esa elektronlarni yaratadi yoki iqlodiradi va shuning uchun elektr to'kini hosil qiladi.

Ehtiyot qilish kerakki, usul orqali sensorga kiruvchi gʻaz molekullari miqdori kapillar orqali difuz yordamida cheklanadi. Yoʻnalishni optimallashtirish bilan, istalgan oʻlchov diapazoniga muvofiq toʻgʻri elektrik signallar olinadi. Oshkorlash elektrodining dizayni, maqsadli gʻazga nisbatan baland javob berish va turli xil gʻazlardagi kutilmagan javoblarni past etish uchun muhimdir. Bu, jismoniy, suv va gʻazlar uchun uch stadiyali tizimni oʻz ichiga oladi va barchasi analitik gʻazning kimyoviy identifikatsiyasiga bogʻliq. Elektrokimyoviy kucha toʻplami kontrolli uchun, shuningdek, his ob-havo elektrodidagi reaksiyani muvofiqlashtirish uchun Cont elektrodi deb ataladigan elektrod bilan yakunlanadi. Cont elektrodi va Sen elektrodi orasidagi ion toki sensor korini ichida joylashgan elektrolit orqali transport qilinadi, toki yoʻnalishi esa pin konnектор bilan tugatilgan katod orqali taminlanadi. Uch elektrodli sensorlardadir (uch-elektrodli sensorlar) elektrokimyoviy sensorlarda umuman olgʻanda uchunchi elektrod kirishini oʻz ichiga oladi. His ob-havo elektrodining potentsialini sababli qiymatda saqlash uchun mashhur boʻlgan referens elektrod ishlatiladi. Shu maqsadda va umuman olganda elektrokimyoviy sensorlarni ishlatish uchun konstant potentsial shemi talab qilinadi.

ⅱ. Elektrokimyaviy sensorning komponentlari

Elektrokimyaviy sensorni quyidagi to'rt asosiy komponent tashkil qiladi:

1. Yuqori oqish qabiliyatiga ega membranlar (uning boshqa nomi hidrofob membranlar): Bu membranlar, shu jumladan katalitik elektrodlarni qoplash va ba'zi holatlarda elektrodning sirtiga yetib boradigan gazlarning molekulyar og'irligini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Umuman olganda, bu membranlar past porozitetli Teflon filmidan tayyorlanadi. Agar bu membranlar elektrodlarni qoplash uchun ishlatilsa, shu sensorlarga qoplangan sensorlar deyiladi. Yana bir holatda, baland porozitetli Teflon filmi va kapillar bilan foydalanilishi mumkin, bu esa elektrodning sirtiga yetib boradigan gazning molekulyar og'irligini nazorat qiladi. Ushbu konfiguratsiya kapillar turdagi sensorni ifodalaydi. Sensorni mekhanik himoya qilishdan tashqari, ushbu film ham filtr sifatida ishlaydi va istalgan bo'sh qalqichlarni olib tashlaydi. Gazning to'g'ri molekulyar og'irligi o'tish uchun ruxsat berilishi uchun membran va kapillar uchun to'g'ri yopiq o'lchamini tanlash muhim. Yopiq o'lchami elektrodga yetib boradigan gaz molekulalarining yetarlicha sonini ta'min etishi kerak, lekin suv elektroliti chiqib ketmasligi va tezda yuqishi oldini olish uchun.

2. Elektrod: Elektrod materialini tanlash juda muhim. U material katalitik bo'lishi kerak va yarim-elektrolit reaksiyasi uchun qadrdor bo'lishi lozim. Harakatlanish jarayonida, elektrolar umumiy usulda platina yoki altinni o'z ichiga olgan qiymatli metallardan tayyorlangan. Sensorni dizayni asosida, uchta elektrolarning barchasi turli materiallardan tayyorlangan bo'lishi mumkin, bu esa elektroliz reaksiyasi uchun qulaylik yaratadi.

3. Elektrolit: Elektrolit elektrolit reaksiyalarni amalga oshirish va ionic zarydni elektroda effektiv ravishda transduksiyaga aylantirish imkoniyatiga ega bo'lishi kerak. Shuningdek, u manfiy elektroddan yaratilgan stabil referens potentsial bilan uyumli va sensorda ishlatiladigan materiallarga mos kelishi lozim. Shuningdek, elektrolitning tez evaporiatsiyasi sensorni signali kuchini kamaytirishi mumkin, bu esa uni aniqlik va ishlashining qabiliyatini buzishi mumkin.

4. Filtrlar: Vaqt vaqti bilan, sensor oldida qo'yilgan scrubber filtrlari istalgan gazlarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Filtrlar tanlanganligi cheklangan, har bir turi o'zining xususiy effektivlik darajasiga ega. Faol углерод eng keng tarqalgan filter materialidir, ko'p kimyoviy tarkiblarni efektilik bilan olib tashlay oladi, lekin углерод monoksidi dan imtixon qiladi. To'g'ri filter materialini tanlash orqali elektrokimyoviy sensorlar maqsad qilinayotgan gazlarga nisbatan tanlovchanlikni oshirishadi.

ⅲ. Elektrokimyoviy sensorning sinfrazisi

Chiquvchi signallaridan foydalanib, ular potentsiometrik sensorlar, amperometrik sensorlar va conductometrik sensorlardan iborat bo'ladi.

Elektrokimyoviy sensorlar tomonidan aniqlangan maddalar asosida, ulardan ion sensorlar, gaz sensorlari va biologik sensorlarga bo'linadi.

ⅳ. Asosiy xususiyatlari va etkazuvchi omillar

1. Chulaklik

Chuqurlikka ta'sir qiladigan asosiy omillar quyidagilar: katalizator faoliyati, havo olib borish, elektrolit yurashquchiligi va muhitning harorati.

2. Javobni tiklash

Javobni tiklash tezligiga ta'sir qiladigan asosiy omillar quyidagilar: katalizator faoliyati, elektrolit yurashquchiligi, gaz odasi strukturi, gazzining xususiyatlari va boshqalar.

3. Tanlovli bo'lish / Kesishuvli ta'sir

Tanlovli bo'lishga ta'sir qiladigan asosiy omillar quyidagilar: katalizator turi, elektrolit, filtrlash voltaji, filtr va boshqalar.

4. Qayta ishlash / Uzoq muddatli stabillik

Qayta ishlashga ta'sir qiladigan omillar quyidagilar: elektrod strukturi stabilligi, elektrolit stabilligi, gazzik jismoniy shakli stabilligi va boshqalar.

5. Yuqori va past haroratlar holati

Yuqori va past haroratlar stabilligiga ta'sir qiladigan omillar quyidagilar: katalizator faoliyati, elektrod strukturi stabilligi va gaz xususiyatlari.

V. Elektrokimyoviy sensorlarning to'rt asosiy ijro etish sohasi

Elektrokimyaviy sensorning gazni aniqlashda sanoat va xalqaro maydonlarda keng foydalanilishi mumkin, ozon, formaldehid, uglerod oksidi, ammiyak, sulfidanid hidrogen, sulfurdioxid, nitrogendioxid, oksigen va boshqa gazlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin, ulardan portativ texnikada va gaz onlayn monitoring texnikasida keng foydalaniladi.

1. Namlik sensori

Namlik havo ortamining muhim shakllanuvchisi hisoblanadi, havoning namligi va odam tana orasida ishqotish namligi bilan yaqin bog'liqlik bor. Yuqori harorat va yuqori namlikda, odam tana suvi ishqotishi qiyinchalikka duch keladi va ommaviy bo'ladi, pastki harorat va yuqori namlikda esa tana issiq chiqarish jarayoni intensiv bo'ladi va umumiy omidan qozog'on va donoq sochiqlari sababga yetkazishi mumkin. Odam tana uchun eng yaxshi harorat 18~22℃, nisbiy namlik esa 35%~65% RH. Ortamni va sog'liqni kuzatib borishda havoning namligini aniqlash uchun umuman ishlatiladigan namli sharlak termo-namligomer, qo'llikdan ishlangan namligomer va ventilyatsiya namligomer va boshqa asboblar mavjud.

Oxirgi yillarda, havoning namunligini aniqlash uchun sensorni ishlatishga oid katta miqdordagi ilmiy maqolalar chiqarilgan. Nisbatan namunlikni aniqlash uchun ishlatiladigan to'g'rirovishli kvarts kristallari fotoliyografiya va kimyoviy etalash usullari orqali kichik kvarts to'g'rirovishli kristalllarga ajratiladi va nisbatan namunlikka oson massaliy his qiladigan 10 MHz kvarts kristalllari AT-kesimida tortta maddaga to'garak bo'ladi. Kristall salosaning rezonatoridir, bu erda chastota massa bilan o'zgaradi va mos to'garakni tanlash orqali sensor turli qazlarning nisbatan namunligini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Sensorning himoyaligi, javob to'g'risidagi chiziqiyat, javob vaqti, tanlovchi bo'lishi, gisterезis va hayot muddati to'garak kimyoviy tarkibiga bog'liq.

2、Aзот оксиди сенсори

Aзот оксиди азотнинг усушлари турли ўрнигача бир nechta газлар аралашмасидан иборат, кўп вақтда NOX сифатida ifодаланади. Азот оксидида азот оксидининг химийaviй стабилитети усушлари бир-бирidan фарqlайди, havoda энг кatta химийaviй стабилитетга эга азот моноксид ва азот диоксидga бўлиб, усушлари ошкада азот оксидининг бoshqa усушларидан зиёдаги маъноси bor.

Ekologik muhokamatda, nitrogendan oksid umumiy rostda ikki nitrogengacha ishora qiladi. Xitoyning nitrogen oksidlarini kuzatish standart usuli naphthalene etilendiomin hidrochloride ning rangmetri usulidir, usulning himoyaligi 0.25ug/5ml ga teng, aylantirish usuli koʻrsatkichining absorbtiv yechimi tarkibi, ikki nitrogenga, gas to'plash tezligi, absorbtiv tubusi strukturi, ionlar va haroratning hamda boshqa ko'p omillaridan tesirlanadi, to'liq biriktirilmagan. Sensorni belgilash - oxirgi yillarda rivojlangan yangi usuldir.

3, Sulfid hidrogen gaz sensori

Sulfatli hidrogen rangsiz, yong'ina qabul qiluvchi gaz va maxsus tozalangan yumshoq mumlag'i ko'rinishida, bu kamchalaydigan va odamsiz bo'lgan, va insan tana uchun zararli. Havo dagi sulfatli hidrogenni aniqlash uchun eng katta usullar kalorimetriya va gazoqromatografiyadan foydalanadi. Aniq matn jami hajmi bir necha mg/m3 darajasiga yetmaydi, bu esa gaz sensorlari asosiy manbalaridan biridir, lekin semiconductor gaz sensorlari ba'zi songa qarab monitoring qilish uchun zarur hisoblanadigan sezgichlik va tanlovchi talablarga javob bermaydi.

Argon-dopinglangan singkatchil sensor massivi ikki ta sensorlardan iborat, ular universallik bilan ishlaydigan analizatorlar orqali so'nggi analizdan keyin sulfur oksidi va sulfatli hidrogenning koncentrasiyasini bir vaqtning o'zida saqlaydi va signalni semiconductor gaz sensor massividan oladi. Amaliyotda ko'rsatildi ki, pastki temperaturada ishlatilgan argon-dopinglangan singkatchil sensorlar shahar havosi ichida sulfatli hidrogen miqdorini monitoring qilish uchun effektivdir.

4. Sulfur Dioxide Sensor

Sulfur dioksid havo ni notqaytiruvchi asosiy maddalaridan biri hisoblanadi va havo testlashida sulfur dioksidni aniqlash odatda amalga oshiriladi. Sensorning sulfur dioksidni kuzatishdagi qo'llanilishi, aniqlash vaqti kamayishi va aniqlash chegarasi past etilishi jihatidan ulkan afzalliklarni ko'rsatdi. To'plam polimerlar ioni almashtirish qattiq yopqa sifatida ishlatiladi, uni bitta tomoni teskari va muqobil elektrod uchun ichki elektrolitlarga ega bo'lib, platin elektrad ham shu qattiqning boshqa tomoniga sulfur dioksid sensoriga o'rnatilgan. Sensorni poyga qachon qo'yilgan va 0.65V voltajda sulfur dioksid oksidatsiya qilinadi. Keyinchalik sulfur dioksid miqdori ko'rsatiladi. Aniqlash qurilmasi baland jarayon sensitivligi, qisqa javob vaqti, yaxshi stabillik, past fon sho'ni, 0.2 mmol/L lineer diapazoni, 8*10-6 mmol/L aniqlash chegarasi va 3 signali-fon nisbati bilan xususlashtirilgan.

Sensornot faqat havodagi sul'fit oksidini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin, balki kam yurakli sigimtasi bor suvda ham sul'fit oksidini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Organik ravishda o'zgaritirilgan silikat singar sochiq sensorining gazga chuluvchan qopqosi sol-gel usuli va spin texnologiyasi orqali yaratildi. Ushbu qopqo sul'fit oksidini aniqlashda ajratsiz va qaytariladigan natijalarga ega bo'ladi va 20 soniya dan kam vaqt ichida tez-tez javob beradi. Shuningdek, boshqa gazlar bilan eng kam interaksiyaga ega va harorat va namlik o'zgarishlari tomonidan eng kam darajada ta'sir etadi.