技术优势

氧气探头的工作原理是什么?哪种氧气探头更适合手套箱?

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。从下列的介绍可以得出结论——电化学燃料电池技术更适合测试手套箱中的微量氧气。
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。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。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。正是因为电化学燃料电池的零点准确,电化学燃料电池技术非常适合用于微量氧气分析。
   虽然电化学燃料电池含有消耗性材料金属铅,但在手套箱中使用,氧含量很低,不会被消耗完。电池失效主要是由于电解质中的水扩散出聚四氟乙烯膜使得电解质 失效,通常寿命为两年。到目前为止还没有一家我们的客户的水氧分析仪有问题,最长的使用时间已经三年了。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。
  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。但如果气体中含有强氧化性或酸性气体如Cl2,HCl和H2S时,不适合用电化学燃料电池氧分析仪。另外,电化学燃料电池氧分析仪适合在 环境压力与大气压相差不大于0.3大气压。
  优点:零点准确,不易漂移,只需单点校正; 较强的抗有机溶剂影响。 更换费用低,只需更换燃料电池。
  缺点: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。
不能用于检测高温气体
  不能用于检测气体中含有酸性气体和强氧化性的气体如HCl,H2S,和Cl2 不能用于检测气体的压力偏离大气压力大于0.3大气压。
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电极之间,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。由此可见,氧化锆 传感器更适合检测氧浓度接近空气的气体。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。
  氧化锆传感器的优点是反应时间很快,可以在高温、高压、低压下测量氧气浓度,如锅炉尾气等。暴露在空气中或在空气中储不影响其性,因此操作方便。
  氧化锆传感器的缺点是不适合检测气体中含在高温下分解或与氧气反应的物质
   如有机溶剂和氢气,不适合检测PPM级氧气和更换费用高。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 (分解),从而产生下列问题:1)影响电极性能,造成设备的零点漂移;2)影响传感器寿命;3)高温下,检测气中的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。
  氧化锆传感器在氧气检测过程中不消耗传感器上的材料。从理论上讲,氧化锆传感器的寿命比较长。但是由于在高温下金属电极的金属原子会扩散到氧化锆膜中,使得电绝缘性能下降,使得检测值有偏差以至传感器失效。一旦失效,只能更换整个探头,费用很高。
  优点:反应时间快;能用于检测高温气体; 不含耗材,在不检测时可以与空气接触,可以长时间在空气中储存。使用方便。
  缺点:不适合用于气体中含有有机溶剂;零点易便宜,测量PPM级气体时需要经常用标准气标定;只能更换整个氧探头,更换费用高。