Princip detekce CO elektrochemických senzorů v plynových detektorech
Snímač oxidu uhelnatého se používá ve spojení s alarmem a je součástí detekce jádra v alarmu. Je založen na principu elektrolýzy s konstantním potenciálem. Když oxid uhelnatý difunduje do senzoru plynu, jeho výstupní svorka generuje proudový výstup, který je přiváděn do vzorkovacího obvodu v alarmu a hraje roli při přeměně chemické energie na elektrickou energii. Při změně koncentrace plynu se proporcionálně mění i výstupní proud plynového senzoru. Meziobvod alarmu převádí a zesiluje výstup pro řízení různých prováděcích zařízení, čímž dokončuje funkce detekce a alarmu zvuku, světla a elektřiny. Spolu s odpovídajícím řídicím zařízením tvoří detekční nebo monitorovací poplachový systém prostředí.
Když plynný oxid uhelnatý difunduje na povrch pracovní elektrody přes póry na vnějším plášti a prodyšné membráně, podléhá oxidaci na pracovní elektrodě za katalytického působení pracovní elektrody. Vzorec chemické reakce je:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Ionty H+ a elektrony generované oxidační reakcí na pracovní elektrodě se přenášejí na protielektrodu v určité vzdálenosti od pracovní elektrody přes elektrolyt a podléhají redukční reakci s kyslíkem ve vodě. Vzorec chemické reakce je:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Uvnitř senzoru proto dochází k reverzibilní oxidačně-redukční reakci. Vzorec chemické reakce je:
2CO+2O2 →2CO2
Tato reverzibilní oxidační-redukční reakce vždy probíhá mezi pracovní elektrodou a protielektrodou a generuje potenciálový rozdíl mezi elektrodami.
Avšak kvůli polarizaci elektrod způsobené reakcemi probíhajícími na obou elektrodách je obtížné udržet konstantní mezielektrodový potenciál, což také omezuje detekovatelný rozsah koncentrace oxidu uhelnatého.
Abychom udrželi konstantní mezielektrodový potenciál, přidali jsme referenční elektrodu. U tříelektrodového elektrochemického senzoru plynu odráží výstupní svorka změnu potenciálu mezi referenční elektrodou a pracovní elektrodou. Protože se referenční elektroda neúčastní oxidačních ani redukčních reakcí, může udržovat konstantní potenciál mezi elektrodami (tj. konstantní potenciál) a změna potenciálu přímo souvisí se změnou koncentrace oxidu uhelnatého. Když senzor plynu generuje výstupní proud, jeho velikost je úměrná koncentraci plynu. Použitím externího obvodu pro měření výstupního proudu snímače prostřednictvím elektrodových vodičů lze koncentraci oxidu uhelnatého detekovat v širokém lineárním rozsahu měření. Tímto způsobem, připojením externího obvodu pro získávání signálu a odpovídajících převodních a výstupních obvodů k senzoru plynu, je možné detekovat a monitorovat plynný oxid uhelnatý.
