Принцип детекције ЦО електрохемијског сензора за гасне детекторе
Електрохемијски сензор гаса угљен моноксида има херметички затворену структуру, која се састоји од електрода, филтера, гас-пропустљивих мембрана, електролита, оловних иглица електрода и кућишта.
Упарен са алармним контролерима, ЦО сензор служи као главна сензорска компонента алармног уређаја, који ради на основном принципу потенциостатске електролизе. Када угљен моноксид дифундује у сензор гаса, електрична струја се генерише на излазном терминалу и доводи до кола за узорковање унутар алармне јединице, претварајући хемијску енергију у електричну енергију. Како концентрација гаса флуктуира, излазна струја сензора се пропорционално мења. Сигнал се конвертује и појачава преко средњег кола аларма да покреће различите актуаторе, остварујући звучне, визуелне и електричне функције детекције и аларма. Заједно са одговарајућом контролном опремом, чини систем за праћење и алармирање животне средине.
Када угљен моноксид прође кроз отворе за ваздух на кућишту и дифундује преко гаснопропусне мембране до површине радне електроде, ЦО се подвргава оксидацији под каталитичким дејством радне електроде. Једначина хемијске реакције је следећа:
\(\ce{CO + H2O ->ЦО2 + 2Х+ + 2е-}\\)
Јони водоника и електрони настали у реакцији оксидације на радној електроди мигрирају кроз електролит до контра електроде, која је удаљена од радне електроде, и учествују у реакцији редукције са кисеоником раствореним у води. Једначина реакције је:
\(\ce{\frac12 O2 + 2H+ + 2e- -> H2O}\)
Реверзибилна редокс реакција се стога одвија унутар сензора, при чему је укупна реакција записана као:
\(\ce{2CO + O2 ->2ЦО2}\\)
Ова континуирана реверзибилна редокс реакција између радне електроде и контра електроде ствара разлику потенцијала између две електроде.
Ипак, реакције које се дешавају на обе електроде изазивају поларизацију електрода, што отежава стабилизацију међуелектродног потенцијала и ограничава мерљив опсег концентрације угљен моноксида.
Референтна електрода се уводи да би се одржао константан потенцијал између електрода. У електрохемијском сензору гаса са три електроде, излаз одражава варијацију потенцијала између референтне електроде и радне електроде. Пошто референтна електрода не учествује ни у каквим реакцијама оксидације или редукције, она стабилизује међуелектродни потенцијал (потенциостатско стање), при чему одступање потенцијала директно корелира са концентрацијом ЦО. Излазна струја сензора је пропорционална концентрацији гаса. Концентрација ЦО се може мерити детекцијом излазне струје преко екстерног кола спојеног на електроде, са широким линеарним опсегом мерења. Повезивањем екстерних кола за прикупљање, конверзију и излаз сигнала на сензор, може се постићи континуирана детекција и праћење гаса угљен моноксида.
