电化学气体传感器

用于测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的设备

电化学气体传感器（Electrochemical gas sensor）是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。

发展历史

1962年田口先生开始研究，并变成世界上第一个成功用简单电子线路探测低浓度易燃和还原气体，发展为半导体器件的人。以这种技术为基础的器件常称为（TGS）（田口气体探测器）。

构造

传感器有二或三个和电解液接触的电极，偶尔也有四个电极。典型电极由大表面积贵金属和多孔厌水膜组成。电极和电解液和周围空气接触，并由多孔膜监测。一般用矿物酸作电解液。但有些传感器也用有机电解液。电极一般放在有气体进孔和电接触的塑料盒内。

运作理论

气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流。除测量外，还要放大和进行其它信号加工；外线路维持经过传感器的电压和一个二电极反向参考传感器的电压。在反向电极产生一相反的反应。这样，如工作电极是氧化，则相反电极就是还原。

扩散控制反应

电流大小由研究对象气体在工作电极处氧化多少所控制。传感器是经过设计的，因此，气体供应受扩散限制，而传感器是正比于气体浓度的线性输出。线性输出是电化学传感器比其它技术传感器（即红外）的优点之一。其它的传感器要在输出前线性化。线性输出允许较精确地测量低浓度，并校正简单（只需校正底线和一个点）。

控制扩散提供另一优点。改表扩散势垒可制造适合特别对象的气体浓度范围。再有，扩散势垒是主要的机械部份，电化学传感器一经校正后，随时间较稳定。因此，以电化学传感器为基的仪器比一些其它技术的探测器要求较少维护。原则上，灵敏度基于气体通入传感器通路的扩散性质可以计算。虽然测量扩散性质的实验误差使计算较用气体校正的精度较小。

横向零敏度

对一些气体，如环氧乙烷的横向灵敏度可能是个问题，因为乙烷要求一个活性好的工作电极催化和氧化的高电势。因此，较易氧化气体，如酒和一氧化碳。也有类似的问题。横向灵敏度问题可通过使用化学过滤消除。例如。过滤器可使对象气体畅通，并反应，但移去普通干扰。

尽管电化学传感器有许多优点，但它并不适合每一种气体。这是由于它的探测机理包括气体的氧化或还原。虽然它可间接探测电化学惰性气体，如这气体和其它样品在传感器内反应并产生回应，但电化学气体传感器一般仅适用于电化学性能活泼的气体。二氧化碳传感器是这种接近的例子（即不能用电化学气体传感器测二氧化碳），它们已商品化几年了。

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