電化學氧含量分析儀的核心在于其基于電化學反應的傳感器,其工作原理與電池類似,通過氧氣在電極表面的氧化還原反應生成電流,實現濃度檢測。具體而言,當被測氣體通過擴散板或毛細口進入傳感器內部時,氧氣分子穿透疏水膜(如聚四氟乙烯膜)擴散至工作電極表面。
氧氣發生還原反應導致電子從工作電極(陰極)流出,形成電流。為維持電化學反應的平衡,對電極(陽極)發生氧化反應(如消耗水或金屬),形成閉合電路。根據法拉第定律,電流大小與參與反應的氧氣分子數量成正比,而氧氣分子數量又與其在氣體中的濃度直接相關。因此,通過測量電流值,即可準確推算出氧氣濃度。
為提升測量穩定性,傳感器通常配備參比電極,提供恒定電勢基準,確保工作電極反應電勢不受環境干擾。此外,電解液作為離子遷移介質,其成分(如KOH溶液)和狀態(如溫度、pH值)對傳感器性能有大影響,需定期維護以保持活性。
電化學氧含量分析儀憑借四大優勢,成為了氧氣檢測領域的“全能選手”:
高精度與高靈敏度:采用高精度傳感器,可檢測ppm級微量氧,滿足生物制藥、半導體制造等對純度要求高的場景需求。
快速響應與實時監測:傳感器反應時間短,通常在幾秒至幾十秒內完成數據更新,適用于燃燒效率控制、受限空間安全預警等需要即時反饋的場景。
成本效益大:相較于激光、氧化鋯等原理的氧分析儀,電化學設備初始購置成本低,且傳感器更換周期合理,適合大規模部署。
便攜性與易操作性:設備結構緊湊,可制成手持式或便攜式儀表,支持現場快速檢測。操作界面簡潔,用戶通過按鍵即可完成校準、測量等操作,無需專業培訓。
電化學氧含量分析儀的應用范圍廣泛,涵蓋工業、醫療、環保、科研等領域:
工業生產:監測燃燒設備(如鍋爐、窯爐)煙氣氧含量,優化燃燒效率,減少污染物排放;檢測化工車間氣體純度,預防爆炸事故。
醫療健康:在呼吸機、麻醉機中實時監測氧氣濃度,確保患者安全;在早產兒保育箱中控制氧含量,避免視網膜病變。
環境監測:檢測大氣、水體中的溶解氧含量,評估生態環境質量;在垃圾填埋場監測滲濾液氧含量,防止厭氧發酵產生有害氣體。
科研實驗:在發酵罐、細胞培養箱中監測溶解氧,優化生物反應條件;在實驗室分析氣體成分,支持化學、材料研究。