Princip zaznavanja elektrokemičnih senzorjev CO v detektorjih plina
Senzor plina ogljikovega monoksida se uporablja v povezavi z alarmom in je glavna komponenta za zaznavanje v alarmu. Temelji na principu elektrolize s konstantnim potencialom. Ko ogljikov monoksid difundira v senzor za plin, njegov izhodni priključek ustvari izhodni tok, ki je zagotovljen vezju za vzorčenje v alarmu in igra vlogo pri pretvorbi kemične energije v električno energijo. Ko se koncentracija plina spremeni, se sorazmerno spremeni tudi izhodni tok plinskega senzorja. Vmesno vezje alarma pretvarja in ojača izhod za pogon različnih izvršilnih naprav, s čimer dopolni funkcije zaznavanja in alarma zvoka, svetlobe in elektrike. Skupaj s pripadajočo krmilno napravo tvori alarmni sistem za zaznavanje ali spremljanje okolja.
Ko plin ogljikov monoksid difundira na površino delovne elektrode skozi pore na zunanji lupini in membrani, ki diha, je podvržen oksidaciji na delovni elektrodi pod katalitičnim delovanjem delovne elektrode. Formula kemijske reakcije je:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Ioni H+ in elektroni, ki nastanejo z oksidacijsko reakcijo na delovni elektrodi, se skozi elektrolit prenesejo na nasprotno elektrodo na določeni razdalji od delovne elektrode in so podvrženi redukcijski reakciji s kisikom v vodi. Formula kemijske reakcije je:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Zato se znotraj senzorja pojavi reverzibilna oksidacijska-reukcija. Formula kemijske reakcije je:
2CO+2O2 →2CO2
Ta reverzibilna reakcija oksidacije-redukcije vedno poteka med delovno elektrodo in nasprotno elektrodo ter ustvarja potencialno razliko med elektrodama.
Vendar pa je zaradi polarizacije elektrod, ki jo povzročajo reakcije na obeh elektrodah, težko vzdrževati konstanten medelektrodni potencial, kar tudi omejuje zaznavno območje koncentracije ogljikovega monoksida.
Za vzdrževanje konstantnega medelektrodnega potenciala smo dodali referenčno elektrodo. V trielektrodnem elektrokemičnem plinskem senzorju izhodni priključek odraža spremembo potenciala med referenčno elektrodo in delovno elektrodo. Ker referenčna elektroda ne sodeluje v oksidacijskih ali redukcijskih reakcijah, lahko vzdržuje stalen potencial med elektrodama (tj. konstanten potencial), sprememba potenciala pa je neposredno povezana s spremembo koncentracije ogljikovega monoksida. Ko senzor za plin ustvari izhodni tok, je njegova velikost sorazmerna s koncentracijo plina. Z uporabo zunanjega vezja za merjenje izhodnega toka senzorja prek vodnikov elektrode je mogoče zaznati koncentracijo ogljikovega monoksida s širokim linearnim merilnim območjem. Na ta način je s priključitvijo zunanjega vezja za zajemanje signala in ustreznih pretvorbenih in izhodnih vezij na plinski senzor mogoče zaznati in spremljati plin ogljikovega monoksida.
