Senzori electrochimici de gaze

Introducere

Senzorii potenţiometrici transformă concentraţia speciei de determinat într-o diferenţă de potenţial, în condiţii de curent net zero. Se poate spune ca senzorii potenţiometrici sunt traductori concentraţie–potenţial. În anumite condiţii, bine definite, ei dezvoltă un potenţial reversibil determinat de o anumită specie prezentă în sistem.

În principiu, orice electrod poate fi folosit ca senzor potenţiometric, potenţialul său fiind impus de diversele reacţii care se desfăşoară pe suprafaţa sa, în condiţii de curent net zero.

Elementul cheie în structura senzorilor potenţiometrici este interfaţa electrochimică la nivelul căreia se realizează procesul de “recunoaştere” a speciei de determinat. Această interfaţă se prezintă cel mai adesea sub forma unei membrană.

Membrana este o fază interpusă între alte două faze. Ea împiedică transportul de masă între acestea, dar permite trecerea, cu anumite grade de libertate a uneia sau a mai multor specii.

Senzori electrochimici pentru gaze

Determinarea prezentei si masurarea concentratiilor de gaze combustibile, cu pericol de explozie, si a gazelor toxice, care pot conduce la accidente majore si in masa este una dintre cele mai importante sarcini ale sistemului de control si protective a atmosferei.Cele mai modern, sigure, rapide si ieftine sisteme de protective sunt cele realizate pe baza senzorilor de gaz care folosesc metode de masurare de tip electrochimic.

Metodele electrochimice sunt acele metode de determinare a concentratiilor de gaze combustibile sau toxice in aerul atmospheric care folosesc fenomenele de modificare a unui parametru electric al uui senzor, cuprins intr-un circuit, atunci cand gazul de analizat reactioneeaza chimic cu alta substanta, in prezenta senzorului.

Principalele metode electrochimice folosite la determinarea concentratiilor de gaze periculoase in atmosfera sunt:

A. Metoda combustiei catalitice;

B. Metoda depolarizarii electrochimice;

C. Metoda adsorbtiei la suprafata.

A. Senzori de gaz prin combustie catalitica

Componentele combustibile continute in amestecurile de gaze, in aer de exemplu, sunt acele substante gazoase care, in combinative cu oxigenul, conduc la reactii exoterme deci furnizoare de caldura. Determinarea gradului de incalzire a amestecului de gaze in conditiile realizarii reactiei exoterme este o masura a concentratiei de component combustibile in gazul de analizat.Principalele reactii exoterme care pot aparea in analiza compozitiei atmosferei sunt:

2CO+ O2CO2 + 466.18Kj

2H2+ O22H2O + 483.826 kJ

CH4 + O2 CO2 + 2H2O +802.61 kJ

La arderea altor substante organice, hidrocarburi sau alcooluri de exemplu, se produce tot CO2 si H2O cu eliberare de energie termica. In mod normal reactiile prezente se produc la temperature de aprindere a gazului combustibil, in jur de 900o C dar, in prezenta unui metal catalizator: platina, paladiu, rodiu, toriu combustia are loc la o temperatura mult mai scazuta, sub 45o C.