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)的電化學反應可以自發(fā)進行，不需要外部電源，綜合反應是氣體樣品中的氧與陽極氧化，反應的結(jié)果產(chǎn)生陽極氧化物，這種反應類似于氧的燃料反應，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。因為陽極在反應中不斷消耗，所以需要定期更換電池。
常見的化學燃料電池結(jié)構(gòu)
1-FEP制氧擴散膜;2 -電解液(醋酸);3 -溫度補償用熱敏電阻和負載電阻;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，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。當樣品氣體中含有酸性成分(如CO2、H2S、CL2、SO2、NOX等)時，會中和堿性電解質(zhì)，對銀電極產(chǎn)生腐蝕作用，導致電解槽性能衰減，出現(xiàn)響應時間慢、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入薄電解質(zhì)層，樣品中的氧在電池中進行如下電化學反應:
銀陰極:O2+2H2O+4e-→4OH-
鉛陽極:2Pb+4OH-→2PbO+2H2O+4e-
電池反應:O2+2Pb→2PbO
該反應是不可逆的，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，不產(chǎn)生電流，傳感器為優(yōu)零。陽極的鉛(Pb)在反應中不斷轉(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:
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。一旦電池達到其使用壽命，讀數(shù)降至零，燃料電池應更換。
②儀器的正常保養(yǎng)量較小，通常3個月量程氣體單標即可一次。當電池壽命耗盡時，可以通過讀數(shù)變化或校準時電位補償?shù)难�環(huán)次數(shù)來判斷，新電池一般在4個循環(huán)左右，快電池耗盡時，一般在7個循環(huán)以上，一旦達到7個循環(huán)，就應考慮更換電池，否則，后續(xù)測量值會明顯不準確，反應速度變慢。
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性，不要盲目存放燃料電池。
④燃料電池存放時，最好把燃料電池密封袋放在氮氣保護箱內(nèi)。只在需要更換密封袋時才打開密封袋。
注意:備用燃料電池的短路環(huán)應插入短路端，一旦拔出短路環(huán)，應迅速將電池裝入分析儀測量室。
⑤分析儀停止使用時，最好使用零氮進行吹掃保護或關(guān)閉儀器測量室兩端的截止閥。
注1:通常零氮的吹掃保護比關(guān)閉閥門的保護效果好，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。