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新型氧氣傳感器在節(jié)能減排領(lǐng)域中的應(yīng)用
2013-07-10
隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，化石能源在大量消耗的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了不小的影響。在國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中，國(guó)家對(duì)重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)領(lǐng)域的節(jié)能減排措施和目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化和量化。在此前提下，與煙氣排放、燃燒效率監(jiān)控相關(guān)的排放監(jiān)測(cè)儀器、儀表市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。為適應(yīng)中國(guó)市場(chǎng)的業(yè)務(wù)需求和發(fā)展趨勢(shì)，英國(guó)城市技術(shù)公司于2012年底發(fā)布了一款專為煙氣分析而設(shè)計(jì)的長(zhǎng)效無(wú)鉛氧傳感器——4OXeco LP。
傳統(tǒng)含鉛氧氣傳感器
傳統(tǒng)用于排放氣體檢測(cè)的氧氣傳感器可認(rèn)為是二電極的金屬-空氣型電池，它由空氣陰極，鉛陽(yáng)極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，陽(yáng)極是一個(gè)鉛塊，它們被包裹在一個(gè)金屬或塑料的密封容器中?？諝馔ㄟ^(guò)頂部的毛細(xì)管進(jìn)入傳感器，陰陽(yáng)極通過(guò)電流收集導(dǎo)線與傳感器的兩個(gè)引腳相連，如圖1所示：當(dāng)氧氣到達(dá)工作電極時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)：產(chǎn)生的氫氧根(OH-)通過(guò)電解液到達(dá)鉛電極，鉛電極發(fā)生氧化反應(yīng)：通過(guò)外接一只已知電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓，就可以計(jì)算出氧氣的濃度。
含鉛氧氣傳感器雖說(shuō)已經(jīng)有三十多年的歷史，但也存在其局限性：
(1) 燃燒產(chǎn)物影響使用壽命。燃燒產(chǎn)物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內(nèi)部為堿液，使用時(shí)間長(zhǎng)之后，堿液PH值下降，燃料鉛也會(huì)加速消耗，從而縮短傳感器壽命。
(2) 不符合無(wú)鉛要求。含鉛的傳感器現(xiàn)在雖有RoHS和WEEE的豁免權(quán)，但無(wú)鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)保大趨勢(shì)。
(3) 重量大，體積大。為延長(zhǎng)傳感器壽命，需要多增加鉛的重量。
長(zhǎng)效無(wú)鉛氧氣傳感器技術(shù)特點(diǎn)
針對(duì)含鉛氧氣傳感器的缺點(diǎn)，第二代三電極長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器4OXeco LP應(yīng)運(yùn)而生。“eco”意味著“經(jīng)濟(jì)”，而“LP”意思是“低功耗”。
首先，從工作原理上看，氧氣在4OXeco LP的工作電極上發(fā)生還原反應(yīng)：然后，在對(duì)電極上，水發(fā)生氧化反應(yīng)并重新生成氧氣：因?yàn)楣ぷ髟淼牟顒e，長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：
(1) 壽命長(zhǎng)。整個(gè)反應(yīng)中，高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用，沒(méi)有任何的消耗，這樣就避免了傳統(tǒng)鉛氧傳感器的陽(yáng)極電極燃料耗盡的問(wèn)題。4OXeco LP獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極好地控制了傳感器內(nèi)部電解液的揮發(fā)，因此它的使用壽命也大大超過(guò)傳統(tǒng)的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對(duì)濕度范圍內(nèi)，這款傳感器使用壽命可以超過(guò)5年。
(2) 抗酸性氣體。4OXeco LP內(nèi)部采用的是酸性電解液，能有效避免天然氣、石油、木材、生物質(zhì)等多類型燃料燃燒產(chǎn)生的酸性氣體的干擾，保證傳感器在各種燃料使用環(huán)境中的適用性。
(3) 重量輕。排放領(lǐng)域用的含鉛氧氣傳感器，例如5FO，重量為44g；而4OXeco LP只有5g，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。為研制體積小、重量輕的燃燒效率表提供了必要條件。
(4) 有認(rèn)證。4OXeco LP已經(jīng)使用在德國(guó)某知名品牌手持儀表中，并獲得了TüV認(rèn)證，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為EN50379-2，而且在質(zhì)保期內(nèi)失效率小于1%。
(5) 符合RoHS和WEEE要求。4OXeco LP不含鉛，這為儀表通過(guò)RoHS和WEEE認(rèn)證提供了可能。
(6) 技術(shù)文檔齊全。我們能夠?yàn)橛脩籼峁﹤鞲衅魈匦晕臋n、操作原理和參考電路，為客戶的應(yīng)用保駕護(hù)航。
來(lái)源：電能質(zhì)量分析儀 http://vntnorcwa.cn/
傳統(tǒng)含鉛氧氣傳感器
傳統(tǒng)用于排放氣體檢測(cè)的氧氣傳感器可認(rèn)為是二電極的金屬-空氣型電池，它由空氣陰極，鉛陽(yáng)極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，陽(yáng)極是一個(gè)鉛塊，它們被包裹在一個(gè)金屬或塑料的密封容器中?？諝馔ㄟ^(guò)頂部的毛細(xì)管進(jìn)入傳感器，陰陽(yáng)極通過(guò)電流收集導(dǎo)線與傳感器的兩個(gè)引腳相連，如圖1所示：當(dāng)氧氣到達(dá)工作電極時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)：產(chǎn)生的氫氧根(OH-)通過(guò)電解液到達(dá)鉛電極，鉛電極發(fā)生氧化反應(yīng)：通過(guò)外接一只已知電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓，就可以計(jì)算出氧氣的濃度。
含鉛氧氣傳感器雖說(shuō)已經(jīng)有三十多年的歷史，但也存在其局限性：
(1) 燃燒產(chǎn)物影響使用壽命。燃燒產(chǎn)物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內(nèi)部為堿液，使用時(shí)間長(zhǎng)之后，堿液PH值下降，燃料鉛也會(huì)加速消耗，從而縮短傳感器壽命。
(2) 不符合無(wú)鉛要求。含鉛的傳感器現(xiàn)在雖有RoHS和WEEE的豁免權(quán)，但無(wú)鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)保大趨勢(shì)。
(3) 重量大，體積大。為延長(zhǎng)傳感器壽命，需要多增加鉛的重量。
長(zhǎng)效無(wú)鉛氧氣傳感器技術(shù)特點(diǎn)
針對(duì)含鉛氧氣傳感器的缺點(diǎn)，第二代三電極長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器4OXeco LP應(yīng)運(yùn)而生。“eco”意味著“經(jīng)濟(jì)”，而“LP”意思是“低功耗”。
首先，從工作原理上看，氧氣在4OXeco LP的工作電極上發(fā)生還原反應(yīng)：然后，在對(duì)電極上，水發(fā)生氧化反應(yīng)并重新生成氧氣：因?yàn)楣ぷ髟淼牟顒e，長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：
(1) 壽命長(zhǎng)。整個(gè)反應(yīng)中，高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用，沒(méi)有任何的消耗，這樣就避免了傳統(tǒng)鉛氧傳感器的陽(yáng)極電極燃料耗盡的問(wèn)題。4OXeco LP獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極好地控制了傳感器內(nèi)部電解液的揮發(fā)，因此它的使用壽命也大大超過(guò)傳統(tǒng)的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對(duì)濕度范圍內(nèi)，這款傳感器使用壽命可以超過(guò)5年。
(2) 抗酸性氣體。4OXeco LP內(nèi)部采用的是酸性電解液，能有效避免天然氣、石油、木材、生物質(zhì)等多類型燃料燃燒產(chǎn)生的酸性氣體的干擾，保證傳感器在各種燃料使用環(huán)境中的適用性。
(3) 重量輕。排放領(lǐng)域用的含鉛氧氣傳感器，例如5FO，重量為44g；而4OXeco LP只有5g，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。為研制體積小、重量輕的燃燒效率表提供了必要條件。
(4) 有認(rèn)證。4OXeco LP已經(jīng)使用在德國(guó)某知名品牌手持儀表中，并獲得了TüV認(rèn)證，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為EN50379-2，而且在質(zhì)保期內(nèi)失效率小于1%。
(5) 符合RoHS和WEEE要求。4OXeco LP不含鉛，這為儀表通過(guò)RoHS和WEEE認(rèn)證提供了可能。
(6) 技術(shù)文檔齊全。我們能夠?yàn)橛脩籼峁﹤鞲衅魈匦晕臋n、操作原理和參考電路，為客戶的應(yīng)用保駕護(hù)航。
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