Princip detekcije CO elektrokemijskih senzora u detektorima plina
Senzor plina ugljičnog monoksida koristi se zajedno s alarmom i glavna je komponenta detekcije u alarmu. Temelji se na principu elektrolize konstantnog potencijala. Kada ugljični monoksid difundira u senzor plina, njegov izlazni terminal generira izlaznu struju, koja se daje krugu za uzorkovanje u alarmu, igrajući ulogu u pretvaranju kemijske energije u električnu energiju. Kada se koncentracija plina promijeni, proporcionalno se mijenja i izlazna struja plinskog senzora. Međukrug alarma pretvara i pojačava izlaz za pokretanje različitih izvršnih uređaja, dovršavajući detekciju i alarmne funkcije zvuka, svjetla i električne energije. Zajedno s odgovarajućim kontrolnim uređajem čini alarmni sustav za detekciju okoliša ili nadzor.
Kada plin ugljični monoksid difundira na površinu radne elektrode kroz pore na vanjskoj ovojnici i prozračnoj membrani, podvrgava se oksidaciji na radnoj elektrodi pod katalitičkim djelovanjem radne elektrode. Formula kemijske reakcije je:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
H+ ioni i elektroni generirani reakcijom oksidacije na radnoj elektrodi prenose se na protuelektrodu na određenoj udaljenosti od radne elektrode kroz elektrolit, te podliježu reakciji redukcije s kisikom u vodi. Formula kemijske reakcije je:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Stoga se unutar senzora događa reverzibilna oksidacijska-reakcija. Formula kemijske reakcije je:
2CO+2O2 →2CO2
Ova reverzibilna reakcija oksidacije-redukcije uvijek se događa između radne elektrode i protuelektrode i stvara razliku potencijala između elektroda.
Međutim, zbog polarizacije elektroda uzrokovane reakcijama koje se odvijaju na objema elektrodama, teško je održavati konstantan međuelektrodni potencijal, što također ograničava detektabilni raspon koncentracije ugljikovog monoksida.
Kako bismo održali konstantan međuelektrodni potencijal, dodali smo referentnu elektrodu. U elektrokemijskom plinskom senzoru s tri elektrode, izlazni terminal odražava promjenu potencijala između referentne elektrode i radne elektrode. Budući da referentna elektroda ne sudjeluje u reakcijama oksidacije ili redukcije, ona može održavati konstantan potencijal između elektroda (tj. konstantan potencijal), a promjena potencijala izravno je povezana s promjenom koncentracije ugljičnog monoksida. Kada senzor plina generira izlaznu struju, njezina je veličina proporcionalna koncentraciji plina. Korištenjem vanjskog kruga za mjerenje izlazne struje senzora kroz elektrodne vodove, koncentracija ugljičnog monoksida može se detektirati širokim linearnim rasponom mjerenja. Na ovaj način, spajanjem vanjskog kruga za prikupljanje signala i odgovarajućih pretvorbenih i izlaznih krugova na senzor plina, moguće je otkriti i pratiti plin ugljični monoksid.
