CO elektrocheminių jutiklių dujų detektoriuose aptikimo principas
Anglies monoksido dujų jutiklis naudojamas kartu su aliarmu ir yra pagrindinis signalizacijos aptikimo komponentas. Jis pagrįstas pastovaus potencialo elektrolizės principu. Kai anglies monoksidas pasklinda į dujų jutiklį, jo išėjimo gnybtas generuoja srovės išvestį, kuri tiekiama į pavojaus signalo mėginių ėmimo grandinę ir atlieka vaidmenį paverčiant cheminę energiją elektros energija. Keičiantis dujų koncentracijai, proporcingai keičiasi ir dujų jutiklio išėjimo srovė. Pavojaus signalo tarpinė grandinė konvertuoja ir sustiprina išvestį, kad valdytų skirtingus vykdymo įrenginius, užbaigdama garso, šviesos ir elektros aptikimo ir aliarmo funkcijas. Kartu su atitinkamu valdymo įrenginiu jis sudaro aplinkos aptikimo arba stebėjimo signalizacijos sistemą.
Kai anglies monoksido dujos pasklinda ant darbinio elektrodo paviršiaus per poras, esančias ant išorinio apvalkalo ir kvėpuojančios membranos, jos oksiduojasi ant darbinio elektrodo, veikiant kataliziniam darbiniam elektrodui. Cheminės reakcijos formulė yra tokia:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Darbinio elektrodo oksidacijos reakcijos metu susidarę H+ jonai ir elektronai per elektrolitą perkeliami į priešinį elektrodą tam tikru atstumu nuo darbinio elektrodo ir vyksta redukcijos reakcija su vandenyje esančiu deguonimi. Cheminės reakcijos formulė yra tokia:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Todėl jutiklio viduje vyksta grįžtama oksidacijos{0}}redukcijos reakcija. Cheminės reakcijos formulė yra tokia:
2CO+2O2 → 2CO2
Ši grįžtamoji oksidacijos{0}}redukcijos reakcija visada vyksta tarp darbinio elektrodo ir priešinio elektrodo ir sukuria potencialų skirtumą tarp elektrodų.
Tačiau dėl elektrodų poliarizacijos, kurią sukelia abiejuose elektroduose vykstančios reakcijos, sunku išlaikyti pastovų tarp elektrodų potencialą, o tai taip pat riboja aptinkamą anglies monoksido koncentracijos diapazoną.
Norėdami išlaikyti pastovų tarp elektrodų potencialą, pridėjome etaloninį elektrodą. Trijų elektrodų elektrocheminio dujų jutiklio išvesties gnybtas atspindi potencialo pokytį tarp etaloninio elektrodo ir darbinio elektrodo. Kadangi etaloninis elektrodas nedalyvauja oksidacijos ar redukcijos reakcijose, jis gali palaikyti pastovų potencialą tarp elektrodų (ty pastovų potencialą), o potencialo pokytis yra tiesiogiai susijęs su anglies monoksido koncentracijos pokyčiu. Kai dujų jutiklis generuoja išėjimo srovę, jos dydis yra proporcingas dujų koncentracijai. Naudojant išorinę grandinę jutiklio išėjimo srovei matuoti per elektrodų laidus, anglies monoksido koncentraciją galima aptikti plačiu tiesiniu matavimo diapazonu. Tokiu būdu prie dujų jutiklio prijungus išorinę signalo gavimo grandinę ir atitinkamas konvertavimo bei išvesties grandines, galima aptikti ir stebėti anglies monoksido dujas.
