Principio di rilevamento del sensore elettrochimico CO per rilevatori di gas
Il sensore elettrochimico di monossido di carbonio è progettato con una struttura chiusa, composta da elettrodi, filtri, membrana traspirante, elettrolita, cavi degli elettrodi (pin) e alloggiamento.
Il sensore e l'allarme del monossido di carbonio che supportano l'uso degli allarmi, è il nucleo dell'allarme nell'elemento di rilevamento, è un'elettrolisi a potenziale fisso come principio di base. Quando il monossido di carbonio si diffonde nel sensore di gas, il suo terminale di uscita genera un'uscita di corrente, che viene fornita al circuito di campionamento nell'allarme e svolge il ruolo di convertire l'energia chimica in energia elettrica. Quando la concentrazione di gas cambia, cambia proporzionalmente anche la corrente di uscita del sensore di gas, che viene convertita e amplificata dal circuito intermedio dell'allarme per pilotare diversi dispositivi di attuazione per completare le funzioni di rilevamento e allarme come acustico, ottico ed elettrico, che insieme ai relativi dispositivi di controllo costituiscono un sistema di allarme di rilevazione o monitoraggio ambientale.
Quando il monossido di carbonio si diffonde sulla superficie dell'elettrodo di lavoro attraverso i fori per l'aria sul guscio attraverso la membrana permeabile, sotto l'effetto catalitico dell'elettrodo di lavoro, il monossido di carbonio viene ossidato sull'elettrodo di lavoro. La formula della reazione chimica è:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Gli ioni H+ e gli elettroni generati dalla reazione di ossidazione sull'elettrodo di lavoro vengono trasferiti al controelettrodo, che è mantenuto ad una certa distanza dall'elettrodo di lavoro, attraverso l'elettrolita, e avviene la reazione di riduzione con l'ossigeno presente nell'acqua. La formula della reazione chimica è:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Pertanto, all'interno del sensore si verifica una reazione reversibile di ossido-riduzione. L'equazione della reazione chimica è:
2CO+2O2 →2CO2
Questa reazione reversibile di ossidoriduzione avviene sempre tra l'elettrodo di lavoro e il controelettrodo e produce una differenza di potenziale tra gli elettrodi.
Tuttavia, poiché la reazione su entrambi gli elettrodi polarizza gli elettrodi, ciò rende difficile mantenere un potenziale interelettrodico costante e quindi limita l'intervallo di concentrazione di monossido di carbonio che può essere rilevato.
Per mantenere un potenziale interpolare costante, viene aggiunto un elettrodo di riferimento. Nel sensore di gas elettrochimico a tre elettrodi, la sua uscita riflette la variazione di potenziale tra l'elettrodo di riferimento e l'elettrodo di lavoro, poiché l'elettrodo di riferimento non partecipa alla reazione di ossidazione o riduzione, quindi può creare il potenziale tra i poli per mantenere un costante (cioè un potenziale costante), quando la variazione del potenziale è direttamente correlata alla variazione della concentrazione di monossido di carbonio. Quando il sensore di gas produce una corrente in uscita, la sua ampiezza è proporzionale alla concentrazione del gas. Misurando la dimensione della corrente di uscita del sensore con un circuito esterno attraverso il cavo dell'elettrodo, è possibile rilevare la concentrazione di monossido di carbonio ed esiste un ampio intervallo di misurazione lineare. In questo modo, collegando un circuito di acquisizione del segnale e corrispondenti circuiti di conversione e uscita al sensore di gas, è possibile rilevare e monitorare il gas monossido di carbonio.
