Princip detekcije elektrokemijskog senzora CO za detektore plina
Elektrokemijski plinski senzor ugljičnog monoksida dizajniran je sa zatvorenom strukturom koja se sastoji od elektroda, filtara, prozračne membrane, elektrolita, žica (pinova) elektrode i kućišta.
Senzor plina ugljičnog monoksida i alarm koji podržava korištenje alarma, srž je alarma u elementu detekcije, to je elektroliza fiksnog potencijala kao osnovno načelo. Kada ugljični monoksid difundira u senzor plina, njegov izlazni terminal generira izlaznu struju, koja se daje krugu za uzorkovanje u alarmu i igra ulogu pretvaranja kemijske energije u električnu energiju. Kada se koncentracija plina promijeni, izlazna struja senzora plina također se mijenja proporcionalno, što se pretvara i pojačava međukrugom alarma za pokretanje različitih uređaja za aktiviranje kako bi se dovršile funkcije detekcije i alarma kao što su akustične, optičke i električne, koje zajedno s odgovarajućim kontrolnim uređajima čine alarmni sustav za detekciju okoliša ili nadzor.
Kada plin ugljični monoksid difundira na površinu radne elektrode kroz otvore za zrak na ovojnici preko propusne membrane, pod katalitičkim učinkom radne elektrode, plin ugljični monoksid oksidira se na radnoj elektrodi. Formula kemijske reakcije je:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
H+ ioni i elektroni nastali reakcijom oksidacije na radnoj elektrodi se kroz elektrolit prenose na protuelektrodu, koja se drži na određenom razmaku od radne elektrode, te dolazi do reakcije redukcije s kisikom u vodi. Formula kemijske reakcije je:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Stoga se unutar senzora događa reverzibilna oksidacijsko-redukcijska reakcija. Jednadžba kemijske reakcije je:
2CO+2O2 →2CO2
Ova reverzibilna oksidacijsko-redukcijska reakcija uvijek se događa između radne elektrode i protuelektrode i stvara razliku potencijala između elektroda.
Međutim, budući da reakcija na obje elektrode polarizira elektrode, to otežava održavanje konstantnog potencijala među elektrodama i stoga ograničava raspon koncentracije ugljikovog monoksida koji se može otkriti.
Kako bi se održao konstantan interpolarni potencijal, dodaje se referentna elektroda. U elektrokemijskom plinskom senzoru s tri elektrode, njegov izlaz odražava promjenu potencijala između referentne elektrode i radne elektrode, jer referentna elektroda ne sudjeluje u reakciji oksidacije ili redukcije, tako da može stvoriti potencijal između polova kako bi održala konstanta (tj. konstantan potencijal), kada je promjena potencijala izravno povezana s promjenom koncentracije ugljikovog monoksida. Kada senzor plina proizvodi izlaznu struju, njezina je veličina proporcionalna koncentraciji plina. Mjerenjem veličine izlazne struje senzora s vanjskim strujnim krugom kroz provodnu žicu elektrode, može se otkriti koncentracija ugljičnog monoksida, a postoji široki linearni raspon mjerenja. Na ovaj način, spajanjem kruga za prikupljanje signala i odgovarajućih krugova za pretvorbu i izlaz na senzor plina, plin ugljični monoksid može se otkriti i pratiti.
