微氧分析儀(燃料電池型)
燃料電池式氧分析儀
燃料電池是原電池的一種。在原氧分析儀內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，不需要外部電源，綜合反應(yīng)是氣體樣品中的氧與陽極氧化，反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生陽極氧化物，這種反應(yīng)類似于氧的燃料反應(yīng)，所以這種類型的原電池也被稱為“燃料電池”，以區(qū)別于其他類型的原電池。裝有這種原電池的分析儀稱為燃料電池分析儀。因?yàn)殛枠O在反應(yīng)中不斷消耗，所以需要定期更換電池。
常見的化學(xué)燃料電池結(jié)構(gòu)
1-FEP制氧擴(kuò)散膜;2 -電解液(醋酸);3 -溫度補(bǔ)償用熱敏電阻和負(fù)載電阻;4 -外電路信號輸出;5 -石墨陽極;6 -金陽極
燃料電池式氧分析儀既能測量微量氧，又能測量恒定氧。如果需要測量恒定氧，它的測量精度和長期穩(wěn)定性肯定不如順磁氧，而且電池的壽命和氧氣濃度有關(guān)，所以測量恒定氧，它的壽命也短一些。因此，其測量常數(shù)只適用于一般要求不高的場合。微量氧的測量，是這類儀器的優(yōu)點(diǎn)，它測量的微量氧下限為PPM級，而順磁氧為:0.1% (1000PPM) O2，高精度順磁氧只能達(dá)到0.01% (100PPM) O2。
過去，燃料電池的電解液都是采用電解液，近20年來，由于固體(膏狀)電解液應(yīng)用于燃料電池，為了便于區(qū)分，我們將前者稱為液體燃料電池，后者稱為固體燃料電池。兩者相比，固體燃料電池比液體燃料電池有一定的優(yōu)勢，但固體能否取代液體還是難以預(yù)測!
在液體燃料電池中，根據(jù)燃料電池的性質(zhì)，液體燃料電池分為堿性燃料電池和酸性燃料電池。
堿性液體燃料電池氧傳感器
堿性液體燃料電池由銀電極+鉛電極+KOH堿性電解質(zhì)組成，適用于一般場合，既可測量微量氧，也可測量恒定氧。當(dāng)樣品氣體中含有酸性成分(如CO2、H2S、CL2、SO2、NOX等)時(shí)，會中和堿性電解質(zhì)，對銀電極產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致電解槽性能衰減，出現(xiàn)響應(yīng)時(shí)間慢、靈敏度降低的現(xiàn)象，因此不適合對氣體中酸性成分的測量。
堿性液體燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理
堿性液體燃料電池氧傳感器的基本結(jié)構(gòu)。它是由銀電極+鉛電極+KOH堿性電解液組成，接觸金屬片作為電極導(dǎo)線分別與陰極和陽極相連，電解液通過陰極表面的許多圓孔形成一層薄薄的電解液，電解液薄層上覆蓋著一層可穿透氣體的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
樣品氣體穿過可透膜進(jìn)入薄電解質(zhì)層，樣品中的氧在電池中進(jìn)行如下電化學(xué)反應(yīng):
銀陰極:O2+2H2O+4e-→4OH-
鉛陽極:2Pb+4OH-→2PbO+2H2O+4e-
電池反應(yīng):O2+2Pb→2PbO
該反應(yīng)是不可逆的，由oh離子流產(chǎn)生的電流與樣品氣體中氧的濃度成正比。在沒有氧氣的情況下，不發(fā)生反應(yīng)，不產(chǎn)生電流，傳感器為優(yōu)零。陽極的鉛(Pb)在反應(yīng)中不斷轉(zhuǎn)化為氧化鉛，直到鉛電極耗盡，就像一些燃料被氧化耗盡一樣。
燃料電池使用注意事項(xiàng):
燃料電池的壽命與所測氧濃度有關(guān)，濃度越大，陽極消耗越多，電池壽命越短。一旦電池達(dá)到其使用壽命，讀數(shù)降至零，燃料電池應(yīng)更換。
②儀器的正常保養(yǎng)量較小，通常3個(gè)月量程氣體單標(biāo)即可一次。當(dāng)電池壽命耗盡時(shí)，可以通過讀數(shù)變化或校準(zhǔn)時(shí)電位補(bǔ)償?shù)难�環(huán)次數(shù)來判斷，新電池一般在4個(gè)循環(huán)左右，快電池耗盡時(shí)，一般在7個(gè)循環(huán)以上，一旦達(dá)到7個(gè)循環(huán)，就應(yīng)考慮更換電池，否則，后續(xù)測量值會明顯不準(zhǔn)確，反應(yīng)速度變慢。
電池的正常使用壽命一般在半年左右，從交付之日起，備用電池要考慮及時(shí)性，不要盲目存放燃料電池。
④燃料電池存放時(shí)，最好把燃料電池密封袋放在氮?dú)獗Ｗo(hù)箱內(nèi)。只在需要更換密封袋時(shí)才打開密封袋。
注意:備用燃料電池的短路環(huán)應(yīng)插入短路端，一旦拔出短路環(huán)，應(yīng)迅速將電池裝入分析儀測量室。
⑤分析儀停止使用時(shí)，最好使用零氮進(jìn)行吹掃保護(hù)或關(guān)閉儀器測量室兩端的截止閥。
注1:通常零氮的吹掃保護(hù)比關(guān)閉閥門的保護(hù)效果好，建議采用這一招。
注2:高含氧量(含空氣)滲入燃料電池測量室，對燃料電池壽命影響很大。