edyne Class B－2C 氧傳感器

edyne微燃料電池原理:

    edyne氧 傳感器是一個微燃料電池，該電池由TAI公司設(shè)計和制造。是密封的、一次性的電化學(xué)傳感器。

    微燃料電池的反應(yīng)構(gòu)件有：一個陰極、一個陽極以及浸泡它們的水溶KOH電解液，濃度為15%。電池將化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換為外部電子電路的電流。它的原理類似于一個蓄電池。

    但是，微－燃料電池與蓄電池在工作原理上有一個很大的不同：在蓄電池中，所有的反應(yīng)物都是在電池內(nèi)的；而微燃料電池中，其中的一個反應(yīng)物（氧）來自于設(shè)備外部，即一個被連續(xù)分析的樣氣。因此可以說，微－燃料電池是蓄電池與一個真正燃料電池的混血兒。（在一個真正的燃料電池中，所有的反應(yīng)物都儲存在設(shè)備外。）

解析微燃料電池

   微燃料電池是一個圓柱體，直徑是1又1/4英寸，高度為1又 1/4英寸。它由耐腐性*的塑料制成，幾乎可以安全地放在任何環(huán)境和采樣氣流中。盡管一端可以透過樣氣中的氧，它仍具有很好的密封性。電池的另一端是由兩個同心金屬圓環(huán)組成的觸點板，圓環(huán)與傳感器架上的彈簧觸點相接，提供與分析儀其他部分的電路連接。 電池的頂部是一特氟隆的擴散膜，其厚度控制得非常精確。擴散膜的下面是氧感應(yīng)元件—陰極，其表面積大約4cm²，表面鍍有耐腐金屬。陰極上打有許多小孔，以確保其上表面可被電解液充分浸潤。

   陽極位于陰極之下，由鉛制成。它采用了一種技術(shù)，可以使盡可能多的金屬參與化學(xué)反應(yīng)。

   在電池的底部、陽極的正下方，是一塊柔性的膜。電池使用過程中內(nèi)部體積會發(fā)生變化，該膜就是用來適應(yīng)這變化的。這種柔韌性確保了感應(yīng)膜能保持在正確的位置上，從而保證電流輸出的穩(wěn)定。

   在陰極上方的擴散膜和陽極下方的柔性底膜之間充滿了電解液。陰極和陽極浸泡在同一個電解池中。它們各自有一個觸點與電池底部觸點盤上的外部觸點環(huán)相連。

  電化學(xué)反應(yīng):

樣氣通過特氟隆膜擴散滲入。樣氣中的氧在陰極表面發(fā)生反應(yīng)而減少，其半反應(yīng)式如下：

O₂ + 2H₂O + 4e^-  à4 OH^-           （陰極）

（在電解液中有水存在的情況下，4個電子與1個氧分子結(jié)合，生成4個氫氧根離子。）

   當(dāng)氧在陰極被消耗的同時，鉛在陽極不斷地被氧化，其半反應(yīng)式為：

    2Pb +4OH^- à2Pb^＋2 + 2H₂O +4e^-       （陽極）

   （被氧化時，每個鉛原子失去2個電子。因此需要進(jìn)行2個上述半反應(yīng)才可以與1個陰極的半反應(yīng)保持電子轉(zhuǎn)移的平衡，輸出4個電子。）

   當(dāng)提供了一個外部電路時，從陽極表面釋放的電子就會流向陰極表面。電流大小與到達(dá)陰極的氧的數(shù)量成比例。該電流被用來測量混合氣體中的氧濃度。

燃料電池的全反應(yīng)是半反應(yīng)的結(jié)合，或是：

    2Pb +O₂ à2PbO

    （在樣氣中沒有物質(zhì)（如溴、碘、氯、氟）可以氧化鉛的情況下，該反應(yīng)式成立。）

   燃料電池的輸出受以下因素影響：（1）當(dāng)時電池中的氧。（2）陽極材料的儲有量。在無氧的情況下，沒有電流產(chǎn)生。