手套箱氧探头工作原理和优缺点比较?威格手套箱采用哪种氧探头?

Issuing time:2018-04-27 17:01

一、氧气探头的种类与工作原理是什么?

现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。这两种的技术的工作原理有很大区别。

1)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。采用完全密封的燃料池氧传感器是当前国际上最先进的测氧方法之一。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)氧化锆传感器技术:

   氧化锆传感器的结构氧化锆膜夹在两个Pt极之间,其工作原理是氧化锆在高温下(>700oC)氧化锆中氧离子可以较自由地移动,可以传导氧离子,但不导电。当氧化锆膜两边的氧浓度不同时,两个电极之间会产生一个电压,电压与氧浓度的对数成正比关系。因此,氧化锆传感器检测的是氧化锆膜两边氧气浓度差。当要检测一未知气体中氧浓度时,氧化锆膜另一边需要是一个已知氧浓度的气体,即参考气体。普通氧化锆传感器的参考气体均为空气。

二、两种氧探头优缺点分析

1)、电化学燃料电池

优点:1)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。

2)、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。

3)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:1)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。

2)不能用于检测高温气体


2、氧化锆传感器

优点:1)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;

2)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:1)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。

2)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,最好时每次检测前用一标准气标定。

3)只能更换整个氧探头,更换费用高。

三、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手套箱中的微量氧气。


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