Princíp detekcie CO elektrochemického senzora detektora plynov
Senzor oxidu uhoľnatého sa používa v spojení s alarmom a je hlavným prvkom detekcie alarmu. Je založená na princípe elektrolýzy s konštantným potenciálom. Keď oxid uhoľnatý difunduje do senzora plynu, jeho výstupná svorka generuje prúdový výstup, ktorý sa dodáva do vzorkovacieho obvodu v alarme, ktorý hrá úlohu pri premene chemickej energie na elektrickú energiu. Pri zmene koncentrácie plynu sa proporcionálne mení aj výstupný prúd plynového senzora. Medziobvod alarmu konvertuje a zosilňuje výstup na pohon rôznych vykonávacích zariadení, čím sa dokončujú funkcie detekcie a alarmu zvuku, svetla a elektriny. Spolu s príslušným riadiacim zariadením tvorí systém detekcie alebo monitorovania prostredia.
Keď plynný oxid uhoľnatý difunduje na povrch pracovnej elektródy cez póry na vonkajšom plášti a priedušnej membráne, podlieha oxidácii na pracovnej elektróde za katalytického pôsobenia pracovnej elektródy. Vzorec chemickej reakcie je:
CO+H2O → CO2+2H++2e-
Ióny H+ a elektróny generované oxidačnou reakciou na pracovnej elektróde sa prenášajú na protielektródu v určitej vzdialenosti od pracovnej elektródy cez elektrolyt a podliehajú redukčnej reakcii s kyslíkom vo vode. Vzorec chemickej reakcie je:
1/2O2+2H++2e - → H2O
Preto vo vnútri senzora nastáva reverzibilná oxidačno-redukčná reakcia. Vzorec chemickej reakcie je:
2CO+2O2 → 2CO2
Reverzibilná oxidačno-redukčná reakcia vždy prebieha medzi pracovnou elektródou a protielektródou a vytvára potenciálny rozdiel medzi elektródami.
Avšak kvôli polarizácii elektród spôsobenej reakciami vyskytujúcimi sa na oboch elektródach je ťažké udržať konštantný medzielektródový potenciál, čo tiež obmedzuje detegovateľný rozsah koncentrácie oxidu uhoľnatého.
Na udržanie konštantného medzielektródového potenciálu sme pridali referenčnú elektródu. V trojelektródovom elektrochemickom senzore plynov odráža výstupná svorka zmenu potenciálu medzi referenčnou elektródou a pracovnou elektródou. Keďže referenčná elektróda sa nezúčastňuje oxidačných ani redukčných reakcií, môže udržiavať konštantný potenciál medzi elektródami (tj konštantný potenciál) a zmena potenciálu priamo súvisí so zmenou koncentrácie oxidu uhoľnatého. Keď plynový senzor generuje výstupný prúd, jeho veľkosť je úmerná koncentrácii plynu. Použitím externého obvodu na meranie výstupného prúdu snímača cez elektródové vodiče je možné zistiť koncentráciu oxidu uhoľnatého pomocou širokého lineárneho rozsahu merania. Týmto spôsobom je možné po pripojení externého obvodu na získavanie signálu a zodpovedajúcich konverzných a výstupných obvodov k senzoru plynu detekovať a monitorovať plynný oxid uhoľnatý.
