Introduzione ai sensori elettrochimici per strumenti di rilevamento gas
Una parte significativa dei suoi gas infiammabili, tossici e nocivi ha attività elettrochimica e può essere ossidata o ridotta elettrochimicamente. Utilizzando queste reazioni, è possibile distinguere la composizione del gas e rilevarne la concentrazione. I sensori di gas elettrochimici sono suddivisi in molte sottocategorie:
(1) Il principio del sensore di gas del tipo a batteria originale (noto anche come sensore di gas del tipo a batteria Cavani, sensore di gas del tipo a cella a combustibile o sensore di gas del tipo a cella spontanea) è lo stesso della batteria a secco che utilizziamo, tranne per il fatto che l'elettrodo di carbonio e manganese della batteria è sostituito da un elettrodo di gas. Prendendo come esempio un sensore di ossigeno, l'ossigeno viene ridotto al catodo e gli elettroni fluiscono attraverso un amperometro fino all'anodo, dove il piombo metallico viene ossidato. L'entità della corrente è direttamente correlata alla concentrazione di ossigeno. Questo tipo di sensore può rilevare efficacemente ossigeno, anidride solforosa, gas di cloro, ecc.
(2) Sensore di gas del tipo a cella elettrolitica a potenziale costante, molto efficace per rilevare i gas riducenti. Il suo principio è diverso dal sensore originale del tipo a batteria e la sua reazione elettrochimica avviene sotto la forza della corrente. È un vero sensore di analisi di Coulomb. Questo tipo di sensore è stato utilizzato con successo nel rilevamento di gas come monossido di carbonio, idrogeno solforato, idrogeno, ammoniaca, idrazina, ecc. Attualmente è il sensore tradizionale per il rilevamento di gas tossici e nocivi.
(3) Il sensore di gas del tipo a batteria di concentrazione, con gas elettrochimicamente attivo su entrambi i lati della cella elettrochimica, formerà spontaneamente una forza elettromotrice di concentrazione e l'entità della forza elettromotrice è correlata alla concentrazione del gas. Esempi di successo di tali sensori sono i sensori di ossigeno per automobili e i sensori di anidride carbonica del tipo ad elettrolita solido.
(4) Il sensore di gas a corrente estrema è un tipo di sensore che misura la concentrazione di ossigeno. Utilizza il principio secondo cui la corrente estrema nella cella elettrochimica è correlata alla concentrazione del portatore per preparare un sensore di concentrazione di ossigeno (gas), utilizzato per il rilevamento dell'ossigeno nelle automobili e per il rilevamento della concentrazione di ossigeno nell'acciaio fuso.
