一、簡介：

  電化學(xué)傳感器當(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（或工作電）和反電組成，并由一個薄電解層隔開。

  氣體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)電表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電發(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發(fā)生反應(yīng)，傳感電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)計的電材料進行催化。

  通過電間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正與負(fù)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，由于電表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng)，傳感電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。

  參考電安裝在電解質(zhì)中，與傳感電鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電。參考電可以保持傳感電上的這種固定電壓值。參考電間沒有電流流動。氣體分子與傳感電發(fā)生反應(yīng)，同時測量反電，測量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電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，在有些情況下用于控制到達(dá)電表面的氣體分子量。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。或者，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆蓋，而用毛管控制到達(dá)電表面的氣體分子量。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?？讖匠叽邕€應(yīng)該防止液態(tài)電解質(zhì)泄漏或迅速燥結(jié)。

2、 電：選擇電材料很重要。電材料應(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)必須有夠促進電解反應(yīng)，并有效地將離子電荷傳送到電。它還必須與參考電形成穩(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。活性炭可以濾除多數(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)氣體可以具有高的選擇性。

四、電化傳感器的一些共同特性：

1、在三電傳感器上，通常由一個跳線來連接工作電和參考電。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。