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氧化锆分析仪的测量原理

发布时间:2022-08-24   点击次数:45次
   氧化锆分析仪是一种电化学分析仪,适用于工业炉窑烟气含氧量的连续监测,为操作人员调节燃料和风量的配比提供依据。与自控系统连接,实现低氧合理燃烧,降低油耗,稳定技术,提高产品质量,减少环境污染等目的。
  氧化锆分析仪的测量原理:
  在一个高致密的氧化锆固体电解质的两侧,用烧结的方法制成几微米到几十微米厚的多孔铂层作为电极,再在电极上焊上铂丝作为引线,就构成了氧浓差电池,如果电池左侧通入参比气体(空气),其氧分压为p0;电池右侧通入被测气体,其氧分压为p1(未知)。
  氧浓差电池原理图
  设p0 > p1,在高温下(650…850℃),氧就会从分压大的p0一侧向分压小的p1侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P0侧到P1侧,而是氧分子离解成氧离子后,通过氧化锆的过程。在750℃左右的高温中,在铂电极的催化作用下,在电池的P0侧发生还原反应,一个氧分子从铂电极取得4个电子,变成两个氧离子(O2-)进入电解质,即:
  O2(P0)+ 4e→2O2-
  P0侧铂电极由于大量给出电子而带正电,成为氧浓差电池的正极或阳极。这些氧离子进入电解质后,通过晶体中的空穴向前运动到达右侧的铂电极,在电池的P1侧发生氧化反应,氧离子在铂电极上释放电子并结合成氧分子析出,即:
  2O2- - 4e →O2(P1)
  P1侧铂电极由于大量得到电子而带负电,成为氧浓差电池的负极或阴极。这样在两个电极上,由于正负电荷的堆积而形成一个电势,称之为氧浓差电动势。当用导线将两个电极连成电路时,负极上的电子就会通过外电路流到正极,再供给氧分子形成离子,电路中就有电流通过。氧浓差电动势的大小,与氧化锆固体电解质两侧气体中的氧浓度有关。据此我们就可以知道被测气体中的氧含量。在特定的温度下氧的体积分数%O2与氧浓差电势(mV)存在特定的对应关系。与热电偶的分度值相类似。

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