1. 氧气探头的种类与工作原理是什么
现在市场上的氧探头主要采用两种技术,即电化学燃料电池和氧化锆传感器技术。这两种技术的工作原理有很大区别。
电化学燃料电池技术
电化学燃料电池的工作原理是以氧气作为正极和金属铅作为负极,电解质为氢氧化钾。电解质和金属铅被装在一个耐溶剂的小圆柱容器内,开口用聚四氟乙烯膜封上。采用密封的燃料池氧传感器是当前国际上主流的测氧方法之一。氧气通过聚四氟乙烯膜扩散入电池,当氧气在正极上得到电子和金属铅在负极上失去电子而产生电流,电流的大小与氧气浓度成正比。
负极反应式为:2Pb -4e-== 2Pb2+
正极为:O2 + 2H2O + 4e-== 4OH-
总反应:O2 + 2H2O+2Pb==2Pb2+4OH
2. 两种氧探头优缺点分析
电化学燃料电池
优点:a. 零点准确,不易漂移,只需单点校正;从化学反应式可以看出,当没有氧气时,就没有电流,因此电化学燃料电池的零点是准的,校正时只需要单点校正。
b. 较强的抗有机溶剂影响。电化学燃料电池检测氧气是一个常温下的氧化还原化学过程,因此受少量普通有机溶剂的影响小。
c. 更换费用低,只需更换燃料电池。当燃料电池失效使得氧分析仪失效时,用户只需要更换氧探头中的化学燃料电池,更换费用不到整个探头价格的三分之一。
缺点:a. 氧探头过长时间与高浓度氧气接触会影响其寿命,电池需要保存在高纯度的惰性气体中,这点在手套箱应用中不成问题。
b. 不能用于检测高温气体。
氧化锆传感器
优点:a. 反应时间快,可以在高温、高压、低压下测量氧气浓度,如锅炉尾气等;
b. 在不检测时可以与空气接触,可以长时间在空气中储存,因为氧化锆传感器的参比气体是空气。
缺点:a.不适合用于气体中含有有机溶剂;氧化锆传感器需要在高温下工作。当检测气中含有有机溶剂时,有机溶剂会在电极上发生化学反应,氧气会与有机物反应而被消耗掉,使得氧气测得值比实际值低。
b. 零点易偏离,测量PPM级气体时需要经常用标准气标定;因为以空气为参照气体,当检测1PPM气体时,其浓度差超200,000倍,精确检测难度比较大,需要经常校正,每次检测前用一标准气标定。
c. 只能更换整个氧探头,更换费用高。
3. 哪种氧气探头更适合手套箱
综合以上分析,电化学燃料电池技术更适合测试威格手套箱中的微量氧气。威格手套箱选择适合手套箱气氛环境的气体检测技术——电化学燃料电池技术,具有精确度高、不受有机溶剂影响等优点,避免氧化锆氧分析仪受有机溶剂等影响的问题。
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