電化學傳感器分類_電化學傳感器結構組成

電化學傳感器分類

按傳感方式，化學傳感器可分為接觸式與非接觸式化學傳感器?；瘜W傳感器的結構形式有兩種：一種是分離型傳感器。如離子傳感器，液膜或固體膜具有接受器功能，膜完成電信號的轉換功能，接受和轉換部位是分離的，有利于對每種功能分別進行優化;另一種是組裝一體化傳感器。如半導體氣體傳感器，分子俘獲功能與電流轉換功能在同一部位進行，有利于化學傳感器的微型化。

按檢測對象，化學傳感器分為氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器和氣體傳感器的傳感元件多為氧化物半導體，有時在其中加入微量貴金屬作增敏劑，增加對氣體的活化作用。對于電子給予性的還原性氣體如氫、一氧化碳、烴等，用N型半導體，對接受電子性的氧化性氣體如氧，用P型半導體。將半導體以膜狀固定于絕緣基片或多孔燒結體上做成傳感元件。

氣體傳感器又分為半導體氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、晶體振蕩式氣體傳感器和電化學式氣體傳感器。

電化學傳感器的特點

1.在三電極傳感器上，通常由一個跳線來連接工作電極和參考電極。如果在儲存過程中將其移除， 則傳感器需要很長時間來保持穩定并準備使用。某些傳感器要求電極之間存在偏壓，而且在這種情況下，傳感器在出廠時帶有九伏電池供電的電子電路。傳感器穩定需要30分鐘至24小時，并需要三周時間來繼續保持穩定。

2.多數有毒氣體傳感器需要少量氧氣來保持功能正常。傳感器背面有一個通氣孔以達到該目的。建議在使用非氧氣背景氣應用場合中與制造商執行復檢。

3.傳感器內電池的電解質是一種水溶劑，用憎水屏障予以隔離，憎水屏障具有防止水溶劑泄漏的作用。然而，和其它氣體分子一樣，水蒸汽可以穿過憎水屏障。在大濕度條件下，長時間暴露可能導致過量水分蓄積并導致泄漏。在低潮濕條件下，傳感器可能燥結。設計用于監控高濃度氣體的傳感器具有較低孔率屏障以限制通過的氣體分子量，因此它不受濕度影響，和用于監控低濃度氣體的傳感器一樣，這種傳感器具有較高孔率屏障并允許氣體分子自由流動。

電化學傳感器結構組成

電化學傳感器包含以下主要元件：

A. 透氣膜（也稱為疏水膜）：透氣膜用于覆蓋傳感（催化）電極，在有些情況下用于控制到達電極表面的氣體分子量。此類屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。這類傳感器稱為鍍膜傳感器?；蛘?，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆蓋，而用毛管控制到達電極表面的氣體分子量。此類傳感器稱為毛管型傳感器。除為傳感器提供機械性保護之外，薄膜還具有濾除不需要的粒子的功能。為傳送正確的氣體分子量，需要選擇正確的薄膜及毛管的孔徑尺寸?？讖匠叽鐟軌蛟试S足量的氣體分子到達傳感電極?？讖匠叽邕€應該防止液態電解質泄漏或迅速燥結。

B. 電極：選擇電極材料很重要。電極材料應該是一種催化材料，能夠執行在長時間內執行半電解反應。通常，電極采用貴金屬制造，如鉑或金，在催化后與氣體分子發生有效反應。視傳感器的設計而定，為完成電解反應，三種電極可以采用不同材料來制作。

C. 電解質：電解質必須能夠進行電解反應，并有效地將離子電荷傳送到電極。它還必須與參考電極形成穩定的參考電勢并與傳感器內使用的材料兼容。如果電解質蒸發過于迅速，傳感器信號會減弱。

D. 過濾器：有時候傳感器前方會安裝洗滌式過濾器以濾除不需要的氣體。過濾器的選擇范圍有限，每種過濾器均有不同的效率度數。多數常用的濾材是活性炭，如圖5所示?；钚蕴靠梢詾V除多數化學物質，但不能濾除一氧化碳。通過選擇正確的濾材，電化學傳感器對其目標氣體可以具有更高的選擇性。