Етанол / СО-сенсор

Метало-оксидні сенсори- Нотатки

Реакція відбувається з киснем

Будь-який ослаблений газ (газ, який вступає в реакцію з киснем) буде виявлений.

Відсутність вибірковості - загальна проблема в метало-оксидних сенсорах. Щоб подолати цю

проблему,

Вибирають температури, при яких потрібний газ

реагує

Газ може бути відфільтрований.

Ці сенсори використовуються у багатьох

застосуваннях - CO і CO2 детектори і кисневі сенсори

вавтомобілях.

Метало-оксидні сенсори- Нотатки

Приклад: кисневі сенсори в автомобілях

використовують TiO2 сенсор, показаний раніше, в

якому опір зростає пропорційно до концентрації

кисню.

Він найбільш вживаний в інших застосування, таких

як вимір кисню у воді (для контролю забруднення).

Спосіб може також бути використаний для

визначення кількості доступного органічного матеріалу у воді при, спочатку, випаровуванню води і

подальшому насиченню киснем її залишків для

визначення кількості кисню, що розходиться при

використанні кисневого сенсора.

Кількість кисню є показом кількості органічного

матеріалу в прикладі.

Тверді електролітні сенсори

Інший важливий тип датчиків - твердий електролітний датчик

Має значне комерційне застосування

Найбільш часто використовується в кисневих

сенсорах, які містяться в автомобілях.

Принцип: будується гальванічний елемент

(батарея), який виробляє ЕРС між двома електродами, яка змінюється на основі концентрації кисню біля двох електродів під постійною температурою й тиском.

Тверді електролітні сенсори

Використовується твердий електроліт, здатний працювати при високих температурах

Зазвичай виготовляється з двоокису цирконію (ZrO2) і

оксиду кальцію (CaO) у приблизному співвідношені 90% 10%

Вони мають високу іонну провідність кисню при

підвищених температурах (вище 500 C).

Електроліт складається з металізованого ZrO2 / CaO

порошка, що перетворює його в керамічний матеріал.

Внутрішній та зовнішній електрод з платини, який діє

як каталізатор і поглинає кисень. Структура показана на малюнку 8.3, датчик кисню у вихлопних газах

автомобільного двигуна.

Тверді електролітно-оксидні сенсори

Тверді електролітні сенсори

-Операції

Потенціал на електроді

emf = RT lnp1

O2

4F pO22

R ­ Газова постійна (= 8,314 Дж/ К/моль), Т ­ температура ( К)

F ­ постійна Фарадея(= 96487 C/моль).

P1 концентрація кисню у вихлопних газах,

P2 концентрація кисню в атмосфері, обидва гази нагріті до тієї ж температури.

Тверді електролітні сенсори - Використання

Використовується для регулювання паливної

суміші для ефективних пропорції, при якій

забруднюючі речовини (NOx і СО) перетворюються на азот (N2), двоокис

вуглецю (CO2) і воду (H2O), всі ці складові є

природними складовими атмосфери і

вважаються не забруднювачами.

Зазвичай паливо є збагаченим для

забезпечення повного згорання

забруднювачів

ПАСИВНИЙ СЕНСОР!!!

Тверді електролітні сенсори

– використання як активний

сенсор

Багато двигунів працюють в набагато

простішому режимі (для кращої паливної ефективності),

Твердий електролітний сенсор не є досить

чутливим (кількість кисню у вихлопних газах висока і читання електролітичної комірки є

недостатнім).

Тверді електролітні датчики змінені, щоб діяти

в якості пасивних сенсорів

Тверді електролітні сенсори

– використання як пасивний

сенсор

Твердий електроліт є між двома платиновими

електродами, як показано на малюнку 8.4,, але:

Потенціал прикладений до осередку

Цей механізм сили (насоси) кисню через електроліт і силу струму виробляється пропорційно до

концентрації кисню у вихлопних газах.

Струм є виміром концентрації кисню у вихлопних

газах

Цей датчик називається датчиком дифузії кисню або дифузійно-контрольованим граничним сенсором

струму кисню.

Працює подібно зарядці батареї