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        氧氣傳感器在節能減排領域中的應用

        作者: 時間:2013-11-05 來源:網絡 收藏
        隨著全球工業化的發展,化石能源在大量消耗的同時,也給環境帶來了不小的影響。在國務院發布的《“十二五”規劃》中,國家對重點行業、重點領域的措施和目標進行了細化和量化。在此前提下,與煙氣排放、燃燒效率監控相關的排放監測儀器、儀表市場將迎來爆發式增長。為適應中國市場的業務需求和發展趨勢,英國城市技術公司于2012年底發布了一款專為煙氣分析而設計的長效無鉛氧傳感器——4OXeco LP。

        傳統含鉛

        傳統用于排放氣體檢測的可認為是二電極的金屬-空氣型電池,它由空氣陰極,鉛陽極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,陽極是一個鉛塊,它們被包裹在一個金屬或塑料的密封容器中。空氣通過頂部的毛細管進入傳感器,陰陽極通過電流收集導線與傳感器的兩個引腳相連,如圖1所示:

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        當氧氣到達工作電極時,發生還原反應:

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        產生的氫氧根(OH-)通過電解液到達鉛電極,鉛電極發生氧化反應:

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        通過外接一只已知電阻將電流轉換成電壓,就可以計算出氧氣的濃度。

        含鉛雖說已經有三十多年的歷史,但也存在其局限性:

        (1) 燃燒產物影響使用壽命。燃燒產物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內部為堿液,使用時間長之后,堿液PH值下降,燃料鉛也會加速消耗,從而縮短傳感器壽命。

        (2) 不符合無鉛要求。含鉛的傳感器現在雖有RoHS和WEEE的豁免權,但無鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器,已經成為不可逆轉的環保大趨勢。

        (3) 重量大,體積大。為延長傳感器壽命,需要多增加鉛的重量。

        長效無鉛氧氣傳感器技術特點

        針對含鉛氧氣傳感器的缺點,第二代三電極長壽命無鉛氧氣傳感器4OXeco LP應運而生。“eco”意味著“經濟”,而“LP”意思是“低功耗”。

        首先,從工作原理上看,氧氣在4OXeco LP的工作電極上發生還原反應:

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        然后,在對電極上,水發生氧化反應并重新生成氧氣:

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        因為工作原理的差別,長壽命無鉛氧氣傳感器的優點總結如下:

        (1) 壽命長。整個反應中,高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用,沒有任何的消耗,這樣就避免了傳統鉛氧傳感器的陽極電極燃料耗盡的問題。4OXeco LP獨特的結構設計極好地控制了傳感器內部電解液的揮發,因此它的使用壽命也大大超過傳統的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對濕度范圍內,這款傳感器使用壽命可以超過5年。

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