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应用于烟气分析仪的传感器系列之一

导读: 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。

   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2014年中发布了一款既能用在工业安全,又能用在烟气分析的长效无铅氧传感器——4OxLL。本文将从四个部分来分析烟气分析用氧气传感器的原理和应用。

  一.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:

  图1传统含铅氧气传感器示意图

  当氧气到达工作电极时,发生还原反应,产生的氢氧根,通过电解液到达铅电极,铅电极发生氧化反应,生成氧化铅。

  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(CO)、氮氧化物(NOX)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。

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