一,、簡介：

  早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀(jì)50年代,，當(dāng)時用于氧氣監(jiān)測。到了20世紀(jì)80年代中期,，小型電化學(xué)傳感器開始用于檢測PEL范圍內(nèi)的多種不同有毒氣體,，并顯示出了良好的敏感性與選擇性。目前,，為保護(hù)人身安全起見,，各種電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于許多靜態(tài)與移動應(yīng)用場合。

二,、工作原理：

  電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作,。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開,。

  氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng),，然后是憎水屏障,，終到達(dá)電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),，以形成充分的電信號，同時防止電解質(zhì)漏出傳感器,。

  穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),，傳感電極可以采用氧化機理或還原機理。這些反應(yīng)由針對被測氣體而設(shè)計的電極材料進(jìn)行催化,。

  通過電極間連接的電阻器,，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負(fù)極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度,。由于該過程中會產(chǎn)生電流,，電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

  在實際中,，由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng),，傳感電極電勢并不能保持恒定，在經(jīng)過一段較長時間后,，它會導(dǎo)致傳感器性能退化,。為改善傳感器性能，人們引入了參考電極,。

  參考電極安裝在電解質(zhì)中,，與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電極,。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值,。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應(yīng),，同時測量反電極,，測量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標(biāo)氣體,。

三,、電化學(xué)傳感器包含以下主要元件：

1、透氣膜（也稱為憎水膜）：透氣膜用于覆蓋傳感（催化）電極,，在有些情況下用于控制到達(dá)電極表面的氣體分子量,。此類屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。這類傳感器稱為鍍膜傳感器,?；蛘撸部梢杂酶呖紫堵侍胤∧じ采w,，而用毛管控制到達(dá)電極表面的氣體分子量,。此類傳感器稱為毛管型傳感器,。除為傳感器提供機械性保護(hù)之外，薄膜還具有濾除不需要的粒子的功能,。為傳送正確的氣體分子量,，需要選擇正確的薄膜及毛管的孔徑尺寸?？讖匠叽鐟?yīng)能夠允許足量的氣體分子到達(dá)傳感電極,。孔徑尺寸還應(yīng)該防止液態(tài)電解質(zhì)泄漏或迅速燥結(jié),。

2,、 電極：選擇電極材料很重要。電極材料應(yīng)該是一種催化材料,，能夠執(zhí)行在長時間內(nèi)執(zhí)行半電解反應(yīng),。通常，電極采用貴金屬制造,，如鉑或金,，在催化后與氣體分子發(fā)生有效反應(yīng)。視傳感器的設(shè)計而定,，為完成電解反應(yīng),，三種電極可以采用不同材料來制作。

3,、電解質(zhì)：電解質(zhì)必須有夠促進(jìn)電解反應(yīng),，并有效地將離子電荷傳送到電極。它還必須與參考電極形成穩(wěn)定的參考電勢并與傳感器內(nèi)使用的材料兼容,。如果電解質(zhì)蒸發(fā)過于迅速,，傳感器信號會減弱。

4,、 過濾器：有時候傳感器前方會安裝洗滌式過濾器以濾除不需要的氣體,。過濾器的選擇范圍有限，每種過濾器均有不同的效率度數(shù),。多數(shù)常用的濾材是活性炭,，如圖5所示?；钚蕴靠梢詾V除多數(shù)化學(xué)物質(zhì),，但不能濾除一氧化碳。通過選擇正確的濾材,，電化學(xué)傳感器對其目標(biāo)氣體可以具有更高的選擇性,。

四、電化傳感器的一些共同特性：

1,、在三電極傳感器上,，通常由一個跳線來連接工作電極和參考電極,。如果在儲存過程中將其移除， 則傳感器需要很長時間來保持穩(wěn)定并準(zhǔn)備使用,。某些傳感器要求電極之間存在偏壓,，而且在這種情況下，傳感器在出廠時帶有九伏電池供電的電子電路,。傳感器穩(wěn)定需要30分鐘至24小時,，并需要三周時間來繼續(xù)保持穩(wěn)定。

2,、多數(shù)有毒氣體傳感器需要少量氧氣來保持功能正常。傳感器背面有一個通氣孔以達(dá)到該目的,。建議在使用非氧氣背景氣應(yīng)用場合中與 執(zhí)行復(fù)檢,。

3、傳感器內(nèi)電池的電解質(zhì)是一種水溶劑,，用憎水屏障予以隔離,，憎水屏障具有防止水溶劑泄漏的作用。然而,，和其它氣體分子一樣,，水蒸汽可以穿過憎水屏障。在大濕度條件下,，長時間暴露可能導(dǎo)致過量水分蓄積并導(dǎo)致泄漏,。在低潮濕條件下，傳感器可能燥結(jié),。設(shè)計用于監(jiān)控高濃度氣體的傳感器具有較低孔率屏障以限制通過的氣體分子量,，因此它不受濕度影響，和用于監(jiān)控低濃度氣體的傳感器一樣,，這種傳感器具有較高孔率屏障并允許氣體分子自由流動,。

五、預(yù)期壽命：

  電化學(xué)傳感器的預(yù)期壽命取決于幾個因素,，包括要檢測的氣體和傳感器的使用環(huán)境條件,。一般而言，規(guī)定的預(yù)期壽命為一至三年,。在實際中,，預(yù)期壽命主要取決于傳感器使用中所暴露的氣體總量以及其它環(huán)境條件，如溫度,、壓力和濕度,。