微量氧分析儀簡介
更新時間：2012-11-16 點擊次數(shù)： 2737次
微量氧分析儀
微量氧分析儀分為兩種分析原理：分別為燃料電池法微量氧分析儀和氧化鋯微量氧分析儀
二、微量氧分析儀的詳細原理介紹
1、燃料電池法微量氧分析儀
微量氧分析儀（燃料電池電化學法） 采用*密封的燃料池氧傳感器是當前上的測氧方法之一。燃料池氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構成，浸沒在KOH的溶液中。在陰極氧被還原成氫氧根離子，而在陽極鉛被氧化。 溶液與外界有一層高分子薄膜隔開，樣氣不直接進入傳感器，因而溶液與鉛電極不需定期清洗或更換。樣氣中的氧分子通過高分子薄膜擴散到氧電極中進行電化學反應，電化學反應中產生的電流決定于擴散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的擴散速率又正比于樣氣中的氧含量，這樣，該傳感器輸出信號大小只與樣氣中的氧含量相關，而與通過傳感器的氣體總量無關。通過外部電路的連接，反應中的電荷轉移即電流的大小與參加反應的氧成正比例關系。 采用此方法進行測氧，可以不受被測氣體中還原性氣體的影響，免去了許多的樣氣處理系統(tǒng)。它比老式“金網-鉛”原電池測氧更快速，不需要漫長的開機吹除過程，“金網-鉛”原電池樣氣直接進入溶液中，導致儀器的維護量很大，而燃料電池法樣氣不直接進入溶液中，傳感器可以非常穩(wěn)定可靠的工作很長時間。事實上， 燃料電池氧傳感器是*免維護的。但是在使用過程中，需要經常校準，確保其測試的準確性，目前市面上的燃料電池電化學氧傳感器以英國CITY的傳感器比較穩(wěn)定。
2、氧化鋯微量氧分析儀 微量氧分析儀（氧化鋯法） 氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質，氧化鋯固體電解質是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成，其中，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩(wěn)定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體（螢石型），但當它冷卻后又變?yōu)閱涡本w，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的穩(wěn)定劑Y2O3時，由于Y置換了Zr的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內部應力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下（650℃以上）是氧離子的良好導體。 在上述電池中，Pt表示兩個鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質的兩邊，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過電解質的兩邊。作為氧傳感器，其中P''O2是參比氣，例如通人空氣（20.6%O2），P'O2是待測氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質是良好的氧離子導體，上述電池便是一個典型的氧濃差電池。 在高溫下（650---850℃），氧就會從分壓大的P''O2一側向分壓小的P'O2側擴散，這種擴散，不是氧分子透過氧化鋯從P''O2側到P'O2側，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P''O2側發(fā)生還原反應，一個氧分子從鉑電極取得4個電子，變成兩個氧離子（O2-）進入電解質，即： O2（P''O2）+4e→2O2- P''O2側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。這些氧離子進入電解質后，通過晶體中的空穴向前運動到達右側的鉑電極，在電池的P'O2側發(fā)生氧化反應，氧離子在鉑電極上釋放電子并結合成氧分子析出，即： 2O－4e→O2（P'O2） P'O2側鉑電極由于大量得到電子而帶負電，成為氧濃差電池的負極或陰極。這樣在兩個電極上，由于正負電荷的堆積而形成一個電勢，稱之為氧濃差電動勢。當用導線將兩個電極連成電路時，負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。 其池電勢由能斯特方程給出： E=RT/4F×ln（P''O2/P'O2） 式中R為氣體常數(shù)，T為電池的熱力學溫度（K），F(xiàn)為法拉第常數(shù)．（1）式是在理想狀態(tài)下導出的， 必須具有四個條件：（1）兩邊的氣體均為理想氣體；（2）整個電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中；（3）濃差電池是可逆的；（4）電池中不存在任何附加電勢。因此稱（1）式為氧化鋯傳感器的理論方程。由（1）式可見由于參比氣氧含量P''O2是已知的，因此測得E值后便可求得待測氣體氧含量P'O2值。 當電池工作溫度固定于700℃時，上式為： E=48.26lg（P''O2/P'O2） 由上式，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣（20.6%） 時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。
三、微量氧分析儀的主要廠家 國內生產以上這些儀器的廠家大概有：南京鈦格金儀表公司、北分、南分、上海英盛、北京西比等等 進口的也比較多：英國SYSTECH、ABB、西門子、日本橫河機電、德國德圖等等。 四、微量氧分析儀的適用范圍 微量氧分析儀使用的范圍也比較廣：鋼鐵、冶金、熱電、石化、化工、焦化、PVC、多晶硅、合成氨等行業(yè)均能使用到，其中分類如下： ?、倏辗种蒲?、空分制氮、化工流程氧含量自動分析 ?、?電子行業(yè)保護性氣體中氧含量分析，如：氮氣中微量氧測試 ③ 磁性材料等高溫燒結爐的保護性氣體中氧含量分析 ?、?玻璃、建材行業(yè)中氧含量分析及各種行業(yè)中氧含量分析
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