Principios de funcionamiento de los detectores de gas electroquímicos
Una gran proporción de gases inflamables, tóxicos y peligrosos poseen actividad electroquímica y pueden oxidarse o reducirse electroquímicamente. Estas reacciones permiten la identificación de los componentes del gas y la medición de la concentración. Los sensores de gas electroquímicos se dividen en varias subcategorías:
① Sensores de gas de celda galvánica (también conocidos como sensores de celda voltaica, sensores de celda de combustible o sensores de celda espontánea) Su principio de funcionamiento es similar al de las baterías secas comunes, excepto que los electrodos de carbono-manganeso de las celdas secas se reemplazan con electrodos de detección de gas. Tomando el sensor de oxígeno como ejemplo, el oxígeno se reduce en el cátodo y los electrones fluyen a través de un amperímetro hasta el ánodo, donde el plomo metálico se oxida. La magnitud de la corriente generada es directamente proporcional a la concentración de oxígeno. Este tipo de sensor puede detectar eficazmente oxígeno, dióxido de azufre, cloro y otros gases.
② Sensores de gas de celda electrolítica potenciostática Este sensor funciona excelentemente en la detección de gases reductores. A diferencia de los sensores de celda galvánica, su reacción electroquímica es impulsada por una corriente externa aplicada, lo que lo convierte en un verdadero sensor de análisis culombimétrico. Se ha aplicado amplia y exitosamente para la detección de monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, amoníaco, hidracina y otros gases, y actualmente sirve como sensor principal para el monitoreo de gases tóxicos y peligrosos.
③ Sensores de gas de celda de concentración Los gases electroquímicamente activos generarán espontáneamente una fuerza electromotriz de diferencia de concentración en dos lados de la celda electroquímica, y el valor de la fuerza electromotriz se correlaciona con la concentración del gas. Las aplicaciones maduras típicas incluyen sensores de oxígeno lambda para automóviles y sensores de dióxido de carbono de electrolitos sólidos.
④ Sensores de gas con corriente limitante Se desarrolla un tipo de sensor de concentración de oxígeno basado en el principio de que la corriente limitante en la celda electroquímica está relacionada con la concentración del portador. Se aplica para la medición de oxígeno en los gases de escape de los automóviles y la detección del contenido de oxígeno en acero fundido.
