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氧化鋯分析儀的測量原理

更新時間:2022-08-24   點(diǎn)擊次數(shù):902次
   氧化鋯分析儀是一種電化學(xué)分析儀,適用于工業(yè)爐窯煙氣含氧量的連續(xù)監(jiān)測,為操作人員調(diào)節(jié)燃料和風(fēng)量的配比提供依據(jù)。與自控系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)低氧合理燃燒,降低油耗,穩(wěn)定技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少環(huán)境污染等目的。
  氧化鋯分析儀的測量原理:
  在一個高致密的氧化鋯固體電解質(zhì)的兩側(cè),用燒結(jié)的方法制成幾微米到幾十微米厚的多孔鉑層作為電極,再在電極上焊上鉑絲作為引線,就構(gòu)成了氧濃差電池,如果電池左側(cè)通入?yún)⒈葰怏w(空氣),其氧分壓為p0;電池右側(cè)通入被測氣體,其氧分壓為p1(未知)。
  氧濃差電池原理圖
  設(shè)p0 > p1,在高溫下(650…850℃),氧就會從分壓大的p0一側(cè)向分壓小的p1側(cè)擴(kuò)散,這種擴(kuò)散,不是氧分子透過氧化鋯從P0側(cè)到P1側(cè),而是氧分子離解成氧離子后,通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中,在鉑電極的催化作用下,在電池的P0側(cè)發(fā)生還原反應(yīng),一個氧分子從鉑電極取得4個電子,變成兩個氧離子(O2-)進(jìn)入電解質(zhì),即:
  O2(P0)+ 4e→2O2-
  P0側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電,成為氧濃差電池的正極或陽極。這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后,通過晶體中的空穴向前運(yùn)動到達(dá)右側(cè)的鉑電極,在電池的P1側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng),氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出,即:
  2O2- - 4e →O2(P1)
  P1側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電,成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極。這樣在兩個電極上,由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個電勢,稱之為氧濃差電動勢。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個電極連成電路時,負(fù)極上的電子就會通過外電路流到正極,再供給氧分子形成離子,電路中就有電流通過。氧濃差電動勢的大小,與氧化鋯固體電解質(zhì)兩側(cè)氣體中的氧濃度有關(guān)。據(jù)此我們就可以知道被測氣體中的氧含量。在特定的溫度下氧的體積分?jǐn)?shù)%O2與氧濃差電勢(mV)存在特定的對應(yīng)關(guān)系。與熱電偶的分度值相類似。

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