Електрохимични клетки (сензори)
Принципът на действие на електрохимичните газови аналитични инструменти (газоанализатори) се основава на електрохимичния метод за определяне на масовите концентрации на вредни токсични вещества, както и на кислород в среда газ-въздух. Тук като чувствителен елемент служи електрохимичен сензор (клетка), предназначен да открива течове и да контролира токсични, инертни и други газове, кислород, органични вещества и киселинни пари.
Общ вид и състав на електрохимичната клетка (ECC)
Контролираният газ дифундира през противопрахов филтър (също действащ като селективен (селективен) филтър) и хидрофобна мембрана върху измервателен (работен) електрод, изработен от един от благородните метали (платина, злато, паладий или друг благороден метал). Освободените при този процес електрони преминават през електролита и референтния електрод и образуват сигнал за постоянен ток във външната верига. Големината на този сигнал е право пропорционална на концентрацията на детектирания газ. Благодарение на противоположния електрод, потенциалът на електродите остава на постоянно ниво, което значително повишава стабилността на ECC и подобрява неговите измервателни свойства. Сензорите от новото поколение имат вътрешна памет (EEPROM) със записани в нея константи за настройка на сензора. При използване на такъв електрохимичен сензор с FLASH памет и свързването му към измервателната глава на газанализатора, необходимата информация от него автоматично се сканира и устройството е готово за работа. Вграденият температурен сензор, базиран на NTC резистор, компенсира влиянието на температурата върху сензора. В резултат на това ECC може да работи стабилно и стабилно с необходимата точност при определена температура.заобикаляща среда.
Селективният филтър е предназначен да елиминира ефекта от кръстосаната чувствителност на газовете във въздушната атмосфера.
Например наличието на 40 ppm (ppm) азотен диоксид (NO2) в атмосферата би причинило отрицателни показания до -30 ppm (ppm) в електрохимичен сензор за кислород (O2), предназначен да измерва ниски концентрации.
Селективните филтри са импрегнирани със специална субстанция, която чрез химическа реакция свързва установените газове, към които електрохимичният сензор има кръстосана чувствителност. Поради това тези филтри имат ограничен живот и са индивидуални за различните сензори. Освен това, при наличието на селективен филтър, времето за измерване на целевия газ се увеличава и чувствителността на сензора намалява.
Схема на включване на електрохимичен сензор
Електрохимичните (EC) сензори могат да бъдат сравнени с конвенционална презареждаема батерия. Средният живот или време за съхранение е 9 - 36 месеца, но трябва да се има предвид, че ресурсът на сензора се изразходва независимо дали се използва или не. Колкото по-голям е размерът на газочувствителния сензор и колкото повече електролит съдържа, толкова по-висока е неговата стабилност, експлоатационен живот и чувствителност към газ.
По правило най-кратък експлоатационен живот има електрохимичен сензор за кислород (O2). Някои EC сензори генерират изходен електрически сигнал, съответстващ на текущото съдържание на открития газ, само когато към тях е приложено захранващо напрежение. Други електрохимични сензори могат да го създават сами, без допълнителни източници на енергия.
При инсталиране на газоанализатори с ECC в помещения, както и в случай на термохимични газоанализатори, трябва да се вземе предвидхарактеристики на измервания газ - по-тежък ли е от въздуха или по-лек. Не се препоръчва да се поставят газови анализатори с електрохимични сензори на места, където циркулират мощни топлинни потоци или в близост до топлинни блокове, тъй като нагряването на EC сензора често води до увеличаване на измерените показания на концентрацията и фалшиви аларми и предупредителни светлини. Ако е невъзможно да се монтира газоанализаторът на друго място, той може да бъде защитен от високи температури чрез поставяне на малък защитен екран пред него, отстрани на термоблока.