Principio di rilevamento del sensore elettrochimico di CO del rilevatore di gas
Il sensore di monossido di carbonio viene utilizzato insieme all'allarme ed è il componente di rilevamento principale dell'allarme. Si basa sul principio dell'elettrolisi a potenziale costante. 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, svolgendo un ruolo nella conversione dell'energia chimica in energia elettrica. Quando la concentrazione del gas cambia, anche la corrente di uscita del sensore di gas cambia proporzionalmente. Il circuito intermedio dell'allarme converte e amplifica l'uscita per pilotare diversi dispositivi di esecuzione, completando le funzioni di rilevamento e allarme di suono, luce ed elettricità. Insieme al relativo dispositivo di controllo costituisce un sistema di allarme di rilevamento o monitoraggio ambientale.
Quando il monossido di carbonio si diffonde sulla superficie dell'elettrodo di lavoro attraverso i pori del guscio esterno e della membrana traspirante, subisce ossidazione sull'elettrodo di lavoro sotto l'azione catalitica dell'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 ad una certa distanza dall'elettrodo di lavoro attraverso l'elettrolita e subiscono una reazione di riduzione con l'ossigeno 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. La formula della reazione chimica è:
2CO+2O2 → 2CO2
La reazione reversibile di ossidoriduzione avviene sempre tra l'elettrodo di lavoro e il controelettrodo e genera una differenza di potenziale tra gli elettrodi.
Tuttavia, a causa della polarizzazione degli elettrodi causata dalle reazioni che si verificano su entrambi gli elettrodi, è difficile mantenere un potenziale interelettrodico costante, il che limita anche l'intervallo rilevabile della concentrazione di monossido di carbonio.
Per mantenere un potenziale interelettrodo costante, abbiamo aggiunto un elettrodo di riferimento. In un sensore di gas elettrochimico a tre elettrodi, il terminale di uscita riflette la variazione di potenziale tra l'elettrodo di riferimento e l'elettrodo di lavoro. Poiché l'elettrodo di riferimento non partecipa alle reazioni di ossidazione o riduzione, può mantenere un potenziale costante tra gli elettrodi (ovvero potenziale costante) e la variazione di potenziale è direttamente correlata alla variazione della concentrazione di monossido di carbonio. Quando un sensore di gas genera una corrente in uscita, la sua grandezza è proporzionale alla concentrazione del gas. Utilizzando un circuito esterno per misurare la corrente di uscita del sensore attraverso i cavi degli elettrodi, è possibile rilevare la concentrazione di monossido di carbonio con un ampio intervallo di misurazione lineare. In questo modo, collegando al sensore di gas un circuito esterno di acquisizione del segnale e relativi circuiti di conversione e uscita, è possibile rilevare e monitorare il gas monossido di carbonio.
