Princip detekce elektrochemického senzoru CO pro detektory plynů
Elektrochemický senzor oxidu uhelnatého je navržen s uzavřenou strukturou, která se skládá z elektrod, filtrů, prodyšné membrány, elektrolytu, elektrodových vodičů (kolíků) a pouzdra.
Senzor oxidu uhelnatého a alarm podporující použití alarmů, je jádrem alarmu v detekčním prvku, jde o elektrolýzu s pevným potenciálem jako základní princip. Když oxid uhelnatý difunduje do senzoru plynu, jeho výstupní svorka generuje proudový výstup, který je přiváděn do vzorkovacího obvodu v alarmu a hraje roli přeměny chemické energie na elektrickou energii. Při změně koncentrace plynu se proporcionálně mění i výstupní proud plynového senzoru, který je převáděn a zesilován meziobvodem alarmu, aby poháněl různá ovládací zařízení pro dokončení detekčních a alarmových funkcí, jako jsou akustické, optické a elektrické, které spolu s odpovídajícími řídicími zařízeními tvoří systém detekce nebo monitorování prostředí.
Když plynný oxid uhelnatý difunduje k povrchu pracovní elektrody vzduchovými otvory na plášti přes propustnou membránu, pod katalytickým účinkem pracovní elektrody se oxid uhelnatý na pracovní elektrodě oxiduje. Vzorec chemické reakce je:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
H+ ionty a elektrony generované oxidační reakcí na pracovní elektrodě se přes elektrolyt přenášejí na protielektrodu, která je udržována v určitém odstupu od pracovní elektrody, a dochází k redukční reakci s kyslíkem ve vodě. Vzorec chemické reakce je:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Uvnitř senzoru tak dochází k reverzibilní oxidačně-redukční reakci. Rovnice chemické reakce je:
2CO+2O2 →2CO2
Tato reverzibilní oxidačně-redukční reakce vždy probíhá mezi pracovní elektrodou a protielektrodou a vytváří potenciálový rozdíl mezi elektrodami.
Protože však reakce na obou elektrodách elektrody polarizuje, je obtížné udržovat konstantní mezielektrodový potenciál, a proto omezuje rozsah koncentrace oxidu uhelnatého, který lze detekovat.
Aby byl zachován konstantní interpolární potenciál, je přidána referenční elektroda. U tříelektrodového elektrochemického senzoru plynů jeho výstup odráží změnu potenciálu mezi referenční elektrodou a pracovní elektrodou, protože referenční elektroda se neúčastní oxidační ani redukční reakce, takže může vytvořit potenciál mezi póly, aby se udržela konstantní (tj. konstantní potenciál), kdy změna potenciálu přímo souvisí se změnou koncentrace oxidu uhelnatého. Když senzor plynu produkuje výstupní proud, jeho velikost je úměrná koncentraci plynu. Měřením velikosti výstupního proudu snímače externím obvodem přes vodič elektrody lze detekovat koncentraci oxidu uhelnatého a existuje široký lineární rozsah měření. Tímto způsobem připojením obvodu pro získávání signálu a odpovídajících převodních a výstupních obvodů k senzoru plynu lze detekovat a monitorovat plynný oxid uhelnatý.
