氧气传感器在节能减排领域中的应用

2013-11-05 11:02:53来源: 21ic
随着全球工业化的发展,化石能源在大量消耗的同时,也给环境带来了不小的影响。在国务院发布的《节能减排“十二五”规划》中,国家对重点行业、重点领域的节能减排措施和目标进行了细化和量化。在此前提下,与烟气排放、燃烧效率监控相关的排放监测仪器、仪表市场将迎来爆发式增长。为适应中国市场的业务需求和发展趋势,英国城市技术公司于2012年底发布了一款专为烟气分析而设计的长效无铅氧传感器——4OXeco LP。

传统含铅氧气传感器

传统用于排放气体检测的氧气传感器可认为是二电极的金属-空气型电池,它由空气阴极,铅阳极和碱性电解液组成。阴极是涂有活性催化剂的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,阳极是一个铅块,它们被包裹在一个金属或塑料的密封容器中。空气通过顶部的毛细管进入传感器,阴阳极通过电流收集导线与传感器的两个引脚相连,如图1所示:

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当氧气到达工作电极时,发生还原反应:

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产生的氢氧根(OH-)通过电解液到达铅电极,铅电极发生氧化反应:

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通过外接一只已知电阻将电流转换成电压,就可以计算出氧气的浓度。

含铅氧气传感器虽说已经有三十多年的历史,但也存在其局限性:

(1) 燃烧产物影响使用寿命。燃烧产物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性气体。而传感器内部为碱液,使用时间长之后,碱液PH值下降,燃料铅也会加速消耗,从而缩短传感器寿命。

(2) 不符合无铅要求。含铅的传感器现在虽有RoHS和WEEE的豁免权,但无铅传感器将逐渐取代含铅的传感器,已经成为不可逆转的环保大趋势。

(3) 重量大,体积大。为延长传感器寿命,需要多增加铅的重量。

长效无铅氧气传感器技术特点

针对含铅氧气传感器的缺点,第二代三电极长寿命无铅氧气传感器4OXeco LP应运而生。“eco”意味着“经济”,而“LP”意思是“低功耗”。

首先,从工作原理上看,氧气在4OXeco LP的工作电极上发生还原反应:

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然后,在对电极上,水发生氧化反应并重新生成氧气:

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因为工作原理的差别,长寿命无铅氧气传感器的优点总结如下:

(1) 寿命长。整个反应中,高活性的电极只起到了催化氧化或还原的作用,没有任何的消耗,这样就避免了传统铅氧传感器的阳极电极燃料耗尽的问题。4OXeco LP独特的结构设计极好地控制了传感器内部电解液的挥发,因此它的使用寿命也大大超过传统的氧气传感器。在0℃-60℃的温度范围及40% - 75%相对湿度范围内,这款传感器使用寿命可以超过5年。
[1] [2]

关键字:氧气传感器  节能减排  气体探测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1105/article_8111.html
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