หลักการตรวจจับเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี CO สำหรับเครื่องตรวจจับก๊าซ
เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เคมีไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้มีโครงสร้างปิด ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรด ตัวกรอง เมมเบรนระบายอากาศ อิเล็กโทรไลต์ ลวดตะกั่วอิเล็กโทรด (หมุด) และตัวเรือน
เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และสัญญาณเตือนที่รองรับการใช้สัญญาณเตือน ถือเป็นแกนหลักของสัญญาณเตือนในองค์ประกอบการตรวจจับ โดยเป็นหลักการพื้นฐานโดยใช้อิเล็กโทรไลซิสที่มีศักย์คงที่คงที่ เมื่อคาร์บอนมอนอกไซด์แพร่กระจายเข้าไปในเซ็นเซอร์ก๊าซ ขั้วเอาท์พุทจะสร้างกระแสเอาต์พุต ซึ่งจ่ายให้กับวงจรสุ่มตัวอย่างในสัญญาณเตือน และมีบทบาทในการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เมื่อความเข้มข้นของก๊าซเปลี่ยนแปลง กระแสไฟเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ก๊าซจะเปลี่ยนตามสัดส่วนด้วย ซึ่งจะถูกแปลงและขยายโดยวงจรกลางของสัญญาณเตือนเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์กระตุ้นการทำงานต่างๆ เพื่อให้ฟังก์ชันการตรวจจับและสัญญาณเตือน เช่น เสียง แสง และไฟฟ้า ซึ่ง เมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์ควบคุมที่เกี่ยวข้องจะทำให้เกิดการตรวจจับสภาพแวดล้อมหรือระบบแจ้งเตือนการตรวจสอบ
เมื่อก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์แพร่กระจายไปยังพื้นผิวของอิเล็กโทรดทำงานผ่านรูอากาศบนเปลือกผ่านเมมเบรนที่ซึมเข้าไปได้ ภายใต้ผลการเร่งปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดทำงาน ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จะถูกออกซิไดซ์บนอิเล็กโทรดทำงาน สูตรปฏิกิริยาเคมีคือ:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
ไอออนและอิเล็กตรอนของ H+ ที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันบนอิเล็กโทรดทำงานจะถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ ซึ่งจะถูกเก็บไว้ที่ช่วงระยะเวลาหนึ่งจากอิเล็กโทรดทำงาน ผ่านทางอิเล็กโทรไลต์ และเกิดปฏิกิริยารีดักชันกับออกซิเจนในน้ำ สูตรปฏิกิริยาเคมีคือ:
1/2O2+2H++2e-→H2O
ดังนั้นปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันแบบผันกลับได้จึงเกิดขึ้นภายในเซนเซอร์ สมการปฏิกิริยาเคมีคือ:
2CO+2O2 →2CO2
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์แบบผันกลับได้นี้เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดที่ใช้งานกับอิเล็กโทรดตัวนับเสมอ และก่อให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรด
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยาที่อิเล็กโทรดทั้งสองขั้วทำให้อิเล็กโทรดมีขั้ว ทำให้ยากต่อการรักษาศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดให้คงที่ ดังนั้นจึงจำกัดช่วงความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ที่สามารถตรวจจับได้
เพื่อรักษาศักย์ระหว่างโพลาร์ให้คงที่ จึงต้องมีการเพิ่มอิเล็กโทรดอ้างอิง ในเซ็นเซอร์ก๊าซเคมีไฟฟ้าเคมีสามอิเล็กโทรด เอาต์พุตจะสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดอ้างอิงและอิเล็กโทรดทำงาน เนื่องจากอิเล็กโทรดอ้างอิงไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือการลดลง ดังนั้นจึงสามารถสร้างศักยภาพระหว่างขั้วเพื่อรักษา ค่าคงที่ (เช่น ศักย์คงที่) เมื่อการเปลี่ยนแปลงศักย์เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ เมื่อเซ็นเซอร์ก๊าซสร้างกระแสไฟฟ้าเอาต์พุต ขนาดของเซ็นเซอร์จะแปรผันตามความเข้มข้นของก๊าซ ด้วยการวัดขนาดของกระแสไฟขาออกของเซ็นเซอร์ด้วยวงจรภายนอกผ่านลวดตะกั่วของอิเล็กโทรด จึงสามารถตรวจจับความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ และมีช่วงการวัดเชิงเส้นที่กว้าง ด้วยวิธีนี้ เมื่อเชื่อมต่อวงจรรับสัญญาณและวงจรแปลงและเอาต์พุตที่สอดคล้องกันเข้ากับเซ็นเซอร์ก๊าซ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จึงสามารถตรวจจับและตรวจสอบได้
