Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Vvedenie_v_sensoriku.doc
Скачиваний:
98
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
6.67 Mб
Скачать

4.1.2. Термохимические (каталитические) ячейки

Датчики такого типа называются пеллисторами (pellistor) и предназначены для контроля концентрации в воздухе только горючих газов (H2, CO, углеводородов, C2H5OH и др.).

Действие датчика основано на влиянии реакции горения газов, находящихся в контакте с нагретой спиралью в термохимической ячейке, на величину электросопротивления этой спирали. Температура спирали должна быть достаточной для воспламенения горючего газа (600÷900 ºС). Горение – это быстро протекающая экзотермическая реакция соединения горючего газа с кислородом. Например, горение СО в воздухе описывается реакцией

2СО + О2 → 2СО2 + ∆Q (4.1)

c выделением тепла реакции ∆Q. Для начала горения необходима термическая активация процесса, что осуществляется с помощью нагретой платиновой спирали. При малых концентрациях горючего газа в воздухе количества тепла ∆Q пропорционально концентрации горючего газа. Тепло реакции горения приводит к повышению температуры спирали к увеличению ее сопротивления пропорционально концентрации газа. Для предотвращения окисления спирали в процессе горения используют спирали из платины или иридия – термостойких инертных металлов.

Катализаторы (Pd, Rh и др.) снижают активационные пороги многих реакций, в том числе и реакции горения. Нанесение катализаторов на нагревательную спираль снижает температуру горения на 200 – 300 ºС, и воспламенение происходит при 400÷600 ºС. Подбором различных катализаторов и изменением рабочей температуры нагревательной спирали можно добиться селективности датчика к различным газам.

Термохимические ячейки недороги, надежны и чувствительны для контроля ПДК многих горючих газов.

4.1.3. Электрохимическая (топливная) ячейка

Датчики с электрохимической ячейкой используются для контроля натекания воздуха в исследуемый объем, для определения концентрации кислорода (окислителя) или газа-восстановителя в воздухе. Натекание воздуха можно определить по содержащемуся в нем кислороду (21 % об.). С другой стороны, нормальная жизнедеятельность человека возможна при содержании кислорода в воздухе не ниже 19 % об. Такую концентрацию можно измерить электрохимической ячейкой.

Электрохимическая ячейка является разновидностью химического источника тока (гальванического элемента), в котором не все компоненты химической реакции заложены заранее, а непрерывно подводятся в процессе работы, как например, кислород подводится с воздухом и служит окислителем. Электрохимическая ячейка содержит два электрода с электролитом между ними. В качестве электродов используются графит, Pt, Ni, Ag и др. Электролитами служат щелочь (КОН) или твердые электролиты. Электроды окружены фильтром – мембраной, проницаемым для контролируемых газов. В результате химической реакции с кислородом между катодом и анодом возникает напряжение, возрастающее пропорционально содержанию кислорода в атмосфере.

Недостатком электрохимической ячейки является ограниченность ее применения только контролем концентрации активных окислительных или восстановительных газов. Нейтральные газы топливной ячейкой не контролируются.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]