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威格氣體純化科技（蘇州）股份有限公司
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閱讀：2249發(fā)布時間：2021-11-18
現(xiàn)市場上的氧探頭主要采用兩種技術(shù)，即電化學(xué)燃料電池和氧化鋯傳感器技術(shù)。這兩種的技術(shù)的工作原理有很大區(qū)別。從下列的介紹可以得出結(jié)論——電化學(xué)燃料電池技術(shù)更適合測試手套箱中的微量氧氣。
1）電化學(xué)燃料電池技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池的工作原理是以氧氣作為正極和金屬鉛作為負極，電解質(zhì)為氫氧化鉀。電解質(zhì)和金屬鉛被裝在一個耐溶劑的小圓柱容器內(nèi)，開口用聚四氟乙烯膜封 上。氧氣通過聚四氟乙烯膜擴散入電池，當(dāng)氧氣在正極上得到電子和金屬鉛在負極上失去電子而產(chǎn)生電流，電流的大小與氧氣濃度成正比。當(dāng)沒有氧氣時，就沒有電 流。因此，電化學(xué)燃料電池的零點是準(zhǔn)的，校正時只需要單點校正。正是因為電化學(xué)燃料電池的零點準(zhǔn)確，電化學(xué)燃料電池技術(shù)非常適合用于微量氧氣分析。
雖然電化學(xué)燃料電池含有消耗性材料金屬鉛，但在手套箱中使用，氧含量很低，不會被消耗完。電池失效主要是由于電解質(zhì)中的水?dāng)U散出聚四氟乙烯膜使得電解質(zhì) 失效，通常壽命為兩年。到目前為止還沒有一家我們的客戶的水氧分析儀有問題，最長的使用時間已經(jīng)三年了。當(dāng)燃料電池失效使得氧分析儀失效時，用戶只需要更 換氧探頭中的化學(xué)燃料電池，更換費用不到整個探頭價格的三分之一。
電化學(xué)燃料電池檢測氧氣是一個常溫下的氧化還原化學(xué)過程，因此受少量普通有 機溶劑的影響小。但如果氣體中含有強氧化性或酸性氣體如Cl2，HCl和H2S時，不適合用電化學(xué)燃料電池氧分析儀。另外，電化學(xué)燃料電池氧分析儀適合在 環(huán)境壓力與大氣壓相差不大于0.3大氣壓。
優(yōu)點：零點準(zhǔn)確，不易漂移，只需單點校正； 較強的抗有機溶劑影響。 更換費用低，只需更換燃料電池。
缺點：氧探頭過長時間與高濃度氧氣接觸會影響其壽命，電池需要保存在高純度的惰性氣體中，這點在手套箱應(yīng)用中不成問題。
不能用于檢測高溫氣體
不能用于檢測氣體中含有酸性氣體和強氧化性的氣體如HCl，H2S，和Cl2 不能用于檢測氣體的壓力偏離大氣壓力大于0.3大氣壓。
2）氧化鋯傳感器技術(shù)：
氧化鋯傳感器的結(jié)構(gòu)氧化鋯膜夾在兩個Pt電極之間，其工作原理是氧化鋯在高溫下（>700oC)氧化鋯中氧離子可以較自由地移動，可以傳導(dǎo)氧離 子，但不導(dǎo)電。當(dāng)氧化鋯膜兩邊的氧濃度不同時，兩個電極之間會產(chǎn)生一個電壓，電壓與氧濃度的對數(shù)成正比關(guān)系。因此，氧化鋯傳感器檢測的是氧化鋯膜兩邊氧氣 濃度差。當(dāng)要檢測一未知氣體中氧濃度時，氧化鋯膜另一邊需要是一個已知氧濃度的氣體，即參考氣體。普通氧化鋯傳感器的參考氣體均為空氣。由此可見，氧化鋯 傳感器更適合檢測氧濃度接近空氣的氣體。當(dāng)檢測1PPM氣體時，其濃度差超200,000倍，精確檢測難度比較大，需要經(jīng)常校正，時每次檢測前用一標(biāo) 準(zhǔn)氣標(biāo)定。
氧化鋯傳感器的優(yōu)點是反應(yīng)時間很快，可以在高溫、高壓、低壓下測量氧氣濃度，如鍋爐尾氣等。暴露在空氣中或在空氣中儲不影響其性，因此操作方便。
氧化鋯傳感器的缺點是不適合檢測氣體中含在高溫下分解或與氧氣反應(yīng)的物質(zhì)
如有機溶劑和氫氣，不適合檢測PPM級氧氣和更換費用高。氧化鋯傳感器需要在高溫下工作。當(dāng)檢測氣中含有有機溶劑時，有機溶劑會在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng) （分解），從而產(chǎn)生下列問題：1）影響電極性能，造成設(shè)備的零點漂移；2）影響傳感器壽命；3）高溫下，檢測氣中的氧氣會與有機物反應(yīng)而被消耗掉，使得氧 氣測得值比實際值低。
氧化鋯傳感器在氧氣檢測過程中不消耗傳感器上的材料。從理論上講，氧化鋯傳感器的壽命比較長。但是由于在高溫下金屬電極的金屬原子會擴散到氧化鋯膜中，使得電絕緣性能下降，使得檢測值有偏差以至傳感器失效。一旦失效，只能更換整個探頭，費用很高。
優(yōu)點：反應(yīng)時間快；能用于檢測高溫氣體； 不含耗材，在不檢測時可以與空氣接觸，可以長時間在空氣中儲存。使用方便。
缺點：不適合用于氣體中含有有機溶劑；零點易便宜，測量PPM級氣體時需要經(jīng)常用標(biāo)準(zhǔn)氣標(biāo)定；只能更換整個氧探頭，更換費用高。
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