Princípio de detecção de sensor eletroquímico de CO para detectores de gás
O sensor eletroquímico de gás monóxido de carbono é projetado com uma estrutura fechada, que é composta por eletrodos, filtros, membrana respirável, eletrólito, fios condutores do eletrodo (pinos) e invólucro.
Sensor de gás monóxido de carbono e alarme que suporta o uso de alarmes, é o núcleo do alarme no elemento de detecção, é uma eletrólise de potencial fixo como princípio básico. Quando o monóxido de carbono se difunde no sensor de gás, seu terminal de saída gera uma saída de corrente, que é fornecida ao circuito de amostragem no alarme e desempenha o papel de converter energia química em energia elétrica. Quando a concentração do gás muda, a corrente de saída do sensor de gás também muda proporcionalmente, que é convertida e amplificada pelo circuito intermediário do alarme para acionar diferentes dispositivos de atuação para completar as funções de detecção e alarme, como acústico, óptico e elétrico, que juntamente com os dispositivos de controle correspondentes constituem um sistema de alarme de detecção ou monitoramento ambiental.
Quando o gás monóxido de carbono se difunde para a superfície do eletrodo de trabalho através dos orifícios de ar no invólucro através da membrana permeável, sob o efeito catalítico do eletrodo de trabalho, o gás monóxido de carbono é oxidado no eletrodo de trabalho. A fórmula da reação química é:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Os íons H+ e elétrons gerados pela reação de oxidação no eletrodo de trabalho são transferidos para o contra-eletrodo, que é mantido a um determinado intervalo do eletrodo de trabalho, através do eletrólito, e ocorre a reação de redução com o oxigênio da água. A fórmula da reação química é:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Assim, ocorre uma reação reversível de oxidação-redução dentro do sensor. A equação da reação química é:
2CO+2O2 →2CO2
Esta reação reversível de oxidação-redução ocorre sempre entre o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo e produz uma diferença de potencial entre os eletrodos.
No entanto, uma vez que a reacção em ambos os eléctrodos polariza os eléctrodos, isto torna difícil manter um potencial inter-eléctrodo constante e, portanto, limita a gama de concentração de monóxido de carbono que pode ser detectada.
Para manter um potencial interpolar constante, é adicionado um eletrodo de referência. No sensor eletroquímico de gás de três eletrodos, sua saída reflete a mudança de potencial entre o eletrodo de referência e o eletrodo de trabalho, pois o eletrodo de referência não participa da reação de oxidação ou redução, portanto pode fazer o potencial entre os pólos para manter um constante (ou seja, um potencial constante), quando a mudança no potencial está diretamente relacionada à mudança na concentração de monóxido de carbono. Quando o sensor de gás produz uma corrente de saída, sua magnitude é proporcional à concentração do gás. Ao medir o tamanho da corrente de saída do sensor com um circuito externo através do fio condutor do eletrodo, a concentração de monóxido de carbono pode ser detectada e há uma ampla faixa de medição linear. Desta forma, conectando um circuito de aquisição de sinal e circuitos de conversão e saída correspondentes ao sensor de gás, o gás monóxido de carbono pode ser detectado e monitorado.
