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微量氧分析儀簡介

時(shí)間：2012/11/16閱讀：2763

微量氧分析儀
微量氧分析儀分為兩種分析原理：分別為燃料電池法微量氧分析儀和氧化鋯微量氧分析儀　　
二,、微量氧分析儀的詳細(xì)原理介紹
1,、燃料電池法微量氧分析儀
　　微量氧分析儀（燃料電池電化學(xué)法）　　采用*密封的燃料池氧傳感器是當(dāng)前上的測氧方法之一。燃料池氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構(gòu)成,，浸沒在KOH的溶液中,。在陰極氧被還原成氫氧根離子，而在陽極鉛被氧化,。　　溶液與外界有一層高分子薄膜隔開,，樣氣不直接進(jìn)入傳感器，因而溶液與鉛電極不需定期清洗或更換,。樣氣中的氧分子通過高分子薄膜擴(kuò)散到氧電極中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng),，電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的電流決定于擴(kuò)散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的擴(kuò)散速率又正比于樣氣中的氧含量,，這樣,，該傳感器輸出信號(hào)大小只與樣氣中的氧含量相關(guān)，而與通過傳感器的氣體總量無關(guān),。通過外部電路的連接,，反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移即電流的大小與參加反應(yīng)的氧成正比例關(guān)系。采用此方法進(jìn)行測氧,，可以不受被測氣體中還原性氣體的影響,，免去了許多的樣氣處理系統(tǒng)。它比老式“金網(wǎng)-鉛”原電池測氧更快速,，不需要漫長的開機(jī)吹除過程,，“金網(wǎng)-鉛”原電池樣氣直接進(jìn)入溶液中，導(dǎo)致儀器的維護(hù)量很大,，而燃料電池法樣氣不直接進(jìn)入溶液中,，傳感器可以非常穩(wěn)定可靠的工作很長時(shí)間。事實(shí)上,，燃料電池氧傳感器是*免維護(hù)的,。但是在使用過程中,，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，確保其測試的準(zhǔn)確性,，目前市面上的燃料電池電化學(xué)氧傳感器以英國CITY的傳感器比較穩(wěn)定,。　　
2、氧化鋯微量氧分析儀　　微量氧分析儀（氧化鋯法）　　氧化鋯傳感器的核心構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì),，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的,。常用的這類電解質(zhì)有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成,，其中,，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩(wěn)定劑,。ZrO2在常溫下是單斜晶體,，在高溫下它變成立方晶體（螢石型），但當(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本w,，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的,。所以當(dāng)在ZrO2中摻人一定量的穩(wěn)定劑Y2O3時(shí)，由于Y置換了Zr的位置,，一方面在晶體中留下了氧離子空穴,，另一方面由于晶體內(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體,，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯,。據(jù)上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下（650℃以上）是氧離子的良好導(dǎo)體,。在上述電池中,，Pt表示兩個(gè)鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質(zhì)的兩邊,，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過電解質(zhì)的兩邊,。作為氧傳感器，其中P''O2是參比氣,，例如通人空氣（20.6%O2）,，P'O2是待測氣，例如通入煙氣,。在高溫下,，由于氧化鋯電解質(zhì)是良好的氧離子導(dǎo)體，上述電池便是一個(gè)典型的氧濃差電池,。　　在高溫下（650---850℃）,，氧就會(huì)從分壓大的P''O2一側(cè)向分壓小的P'O2側(cè)擴(kuò)散，這種擴(kuò)散,，不是氧分子透過氧化鋯從P''O2側(cè)到P'O2側(cè),，而是氧分子離解成氧離子后,，通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中,，在鉑電極的催化作用下,，在電池的P''O2側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，一個(gè)氧分子從鉑電極取得4個(gè)電子,，變成兩個(gè)氧離子（O2-）進(jìn)入電解質(zhì)，即：　　O2（P''O2）+4e→2O2- P''O2側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電,，成為氧濃差電池的正極或陽極,。這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后，通過晶體中的空穴向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)右側(cè)的鉑電極,，在電池的P'O2側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng),，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即：　　2O－4e→O2（P'O2）　　P'O2側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電,，成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極,。這樣在兩個(gè)電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個(gè)電勢,，稱之為氧濃差電動(dòng)勢,。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個(gè)電極連成電路時(shí)，負(fù)極上的電子就會(huì)通過外電路流到正極,，再供給氧分子形成離子,，電路中就有電流通過。　　其池電勢由能斯特方程給出：　　E=RT/4F×ln（P''O2/P'O2）　　式中R為氣體常數(shù),，T為電池的熱力學(xué)溫度（K）,，F(xiàn)為法拉第常數(shù)．（1）式是在理想狀態(tài)下導(dǎo)出的，必須具有四個(gè)條件：（1）兩邊的氣體均為理想氣體,；（2）整個(gè)電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中,；（3）濃差電池是可逆的；（4）電池中不存在任何附加電勢,。因此稱（1）式為氧化鋯傳感器的理論方程,。由（1）式可見由于參比氣氧含量P''O2是已知的，因此測得E值后便可求得待測氣體氧含量P'O2值,。　　當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時(shí),，上式為：　　E=48.26lg（P''O2/P'O2）　　由上式，在溫度700℃時(shí),，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣（20.6%）時(shí),，由濃差電池輸出電動(dòng)勢E，就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓,，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理,。
三,、微量氧分析儀的主要廠家　　國內(nèi)生產(chǎn)以上這些儀器的廠家大概有：南京鈦格金儀表公司、北分,、南分,、上海英盛、北京西比等等　　進(jìn)口的也比較多：英國SYSTECH,、ABB,、西門子、日本橫河機(jī)電,、德國德圖等等,。　　四、微量氧分析儀的適用范圍　　微量氧分析儀使用的范圍也比較廣：鋼鐵,、冶金,、熱電、石化,、化工,、焦化、PVC,、多晶硅,、合成氨等行業(yè)均能使用到，其中分類如下：　?、倏辗种蒲?、空分制氮、化工流程氧含量自動(dòng)分析　?、?電子行業(yè)保護(hù)性氣體中氧含量分析,，如：氮?dú)庵形⒘垦鯗y試　　③ 磁性材料等高溫?zé)Y(jié)爐的保護(hù)性氣體中氧含量分析　?、?玻璃,、建材行業(yè)中氧含量分析及各種行業(yè)中氧含量分析

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