1. Потенциометрические сенсоры

К потенциометрическим сенсорам относятся ионселективные электроды, рассмотренные ранее в разделе 4.3.

Принцип потенциометрических измерений можно применить и для определения газов таких, как диоксид углерода или аммиак, а также некоторых органических веществ, например мочевины.

Сенсоры на основе твердых электролитов

Для создания сенсоров можно использовать явление электропроводности многих твердых тел при повышенных температурах. Особенно большое практическое значение имеют оксиды, электропроводность которых обусловлена оксид-ионами. Оксидные электроды работают аналогично металлическим как окислительно-восстановительные электроды. Основой оксидных электродов служит обычно ZrO2 с добавками СаО или Уо2Оз, вызывающими образование вакансий в кристаллической структуре и тем самым увеличивающими электропроводность. Сенсоры на основе оксида циркония применяются для определения кислорода при высоких температурах — в топочных газах или в черной металлургии (кислородно-конверторный процесс, происходящий при температурах выше 1000°С).

Таблица 7.5. Основные типы химических сенсоров и принципы их действия.

Принцип действия	Тип сенсора
Изменение электропроводности	оксидно-полупроводниковые на ос-
	нове органических полупроводни-
	ков
Изменение потенциала	ионселективные электроды твердо-
	тельные газовые на основе полевых
	транзисторов
Изменение силы тока	амперометрические (датчик Клар-
	ка, ферментные, иммуносенсоры,
	зонды на основе твердых электро-
	литов)
Изменение резонансной частоты	пьезоэлектрические весы поверх-
	ностно-волновые акустические
Изменение оптических характери-	датчики поглощения/пропускания,
стик	мутности, флуоресценции, показа-
	теля преломления
Термооптические явления	фотоакустические
Тепловые эффекты	термические/калориметрические
	пеллисторы

Зависимость потенциала оксидных электродов от содержания кислорода обусловлена окислительно-восстановительным равновесием

(7.2)

Возможно определение кислорода непосредственно в расплавах с использованием оксидного и платинового электродов. Для определении кислорода в газовой фазе применяют электрод из пористой платины, поры которого заполнены оксидным материалом. В этом случае электродом сравнения служит идентичный электрод, находящийся в камере сравнения — газовой среде с известным содержанием кислорода (обычно это воздух).

В соответствии с уравнением Нернста разность потенциалов между измерительным электродом и электродом сравнения зависит от парциальных давлений кислорода в измерительной камере р и камере сравнения ро как

(7.3)

Оксидные электроды используют и для определения содержания кислорода в выхлопных газах автомобильных двигателей. На основе полученных данных производят необходимую регулировку двигателя.