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电化学传感器,又称为燃料电池(Fuel Cell),用于测量气体或气体混合物中氧气的百分含量或痕量(ppm)浓度,是英国 Systech 希仕代氧气分析仪的重要组成部分。
针对含氢气或氢气环境,Systech 提供了相应版本的电化学传感器。此外,还可根据目标气体的分析需求,选择不同外壳结构的传感器单元,实现针对性优化。
Systech 的电化学氧气传感器属于金属-空气电池类型,具有自供能和扩散限制特点,由以下部分构成:
阳极(铅块)
半固态电解质
空气阴极(催化剂涂层 PTFE 膜)
氧气通过毛细管进入传感器,与阴极反应生成氢氧根离子(OH⁻):
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (反应式 1)
这些 OH⁻ 离子通过电解质迁移至阳极,发生氧化反应:
2Pb + 4OH⁻ → 2PbO + 4e⁻ + 2H₂O (反应式 2)
过程中产生的电流与氧气浓度成正比,仪器即可据此精准测定氧浓度。
由于阳极的铅会持续被氧化,因此传感器具有使用寿命限制:
ppm 等级传感器:寿命通常超过 3 年
百分比等级传感器:寿命约为 5 年
⚠ 注意:
CO₂、Cl₂ 等气体会加速铅的氧化或生成其他副产物,缩短使用寿命,应尽量避免在含这些气体的环境中使用。
Systech 所有电化学传感器采用 毛细管扩散控制原理,测量的是氧气“体积分数浓度”;
而部分使用薄膜扩散的传感器则测量氧气“分压”。
通常,输出电流与氧气体积分数成正比,与绝对压力无关。但:
如果存在短暂压力波动(如泵送),会引发瞬时电流变化,导致读数短暂波动。
Systech 传感器配有抗 Bulkflow 结构,有效缓冲压力波动,稳定读数。
⚠️ 过压风险:
如压力脉冲过大(即便仅 1 Bar),也可能导致毛细管破裂、电解质泄漏,损坏不在保修范围内。使用中需谨慎。
温度变化对输出信号有一定影响:
20°C 变为 -20°C 时,信号输出下降约 10%
某些型号(如 EC900)已内置温度补偿,确保精准读数
Systech 电化学传感器的输出近似满足下列关系:
O/P = 常数 × ln[1 / (1 – C)]
其中 C 为氧浓度(小数)
✅ 实际应用中,0–30% 范围内几乎为线性响应
❌ 超过 30% 会出现非线性,且缩短寿命,不推荐测高氧环境
高活性电极确保反应快速完成
大量“活性储备”提供优异的长期稳定性与低漂移性能
专为含氢气工况设计,具有低氢气交叉干扰特性
适用于氢气、乙烯等气流
在其他气体(如氮气)中使用时,需调整仪器以适配输出信号偏低的特性
不同载气(背景气体)因分子量不同,氧气进入毛细管的速率会变化,导致同一氧浓度下电流输出不同。
➡ 若使用的载气与校准载气不同,需进行分子量修正。
氮气、氩气、氦气、氢气*、氙气、SF₆、丁二烯*、乙烯*、乙炔*
(*使用 H₂ 版传感器)
二氧化碳(低浓度可接受)
一氧化碳(缩短寿命)
氯气、氨气、乙醛*、乙二醇*、甲醛*、氯乙烯*、二恶烷*、硫化氢
(*若浓度低于 5ppm 可接受)
注:如有不确定的气体组合,请咨询 Systech 工程师获得建议。
应用领域 |
具体用途 |
---|---|
气体生产 |
监测氧气杂质,确保产品纯度 |
气体使用 |
确保惰性气氛稳定,提升生产气体质量;焊接炉与生产流程中氧气含量控制 |
安全监测 |
检测潜在缺氧环境,保障作业人员安全 |
如需了解更多原理或计算详情,欢迎联系工业物理,获取完整技术资料或下载相关产品文档。
Systech 英国希仕代 EC900 在线微量氧分析仪使用了经过特殊设计的电化学传感器,能在绝大多数工业气体中实现氧气的测量。EC900 氧分析仪在苛刻的在线操作条件下具有无与伦比的准确性、可靠性和灵活性,令人耳目一新。
Systech 制造的EC91是防爆认证本安型氧气分析仪,可以检测从0.1ppm到%级含量的氧浓度,所以它可以应用于多种气体和大气检测。新型的氧测量探头无需日常维护,通过环境空气和标准气可以方便地进行标定。
Systech EC913 系列电池微量氧分析仪,可快速测量ppm级微量氧含量,具有避免接触空气的自动隔离保护功能,专为半导体行业回流焊应用而生。
Systech EC9031 缺氧监测仪,多参数实时监测,守护人员与环境安全——Systech EC9031 缺氧监测仪是针对室内环境设计的高性能安全监控设备,可连续监测氧气浓度、温度、湿度与压力,适用于多种空间场景,确保人员及财产安全。
EC92DIS便携式本安型防爆认证氧分析仪适用于危险区域,它通过Eex ia IIC T4 - Zone 0 (ATEX) 防爆认证。它可用来测量低至1ppm到百分比的氧含量,适用于大多数工业气体和气氛及危险场所氧气含量测量。
ZR800 氧化锆氧分析仪可在苛刻的在线操作条件下,提供准确、可靠和灵活的氧气分析。ZR800 具有优势的响应时间和准确度,已在电子、半导体、食品加工和气体制造行业得到广泛认可。功能强大的 ZR800 系列氧分析仪,能帮助您测量大多数工业气流中 0.1ppm 至 100% 体积的氧气。
MM500 微量水分析仪旨在根据您的应用进行定制,提供气体中水分的绝对测量,并在 0.01 ppm 至 1000 ppm(-110 °C 至 -20 °C 露点)的宽范围内提供精确结果。测量单位可以从 ppmv 或露点(°C 或°F)中选择。