標題氧分析儀使用中需注意事項解析

    采用完全密封的燃料池氧傳感器是當前國際上最先進的測氧方法之一。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。O2 2H2O 4e?4OH?2Pb 4OH??2Pb（OH）2 4eKOH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，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。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，傳感器可以非常穩定可靠的工作很長時間。事實上，燃料電池氧傳感器是完全免維護的。

　　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），但當它冷卻后又變為單斜晶體，因此純氧化鋯的晶型是不穩定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的

穩定劑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，因此又稱它為穩定氧化鋯。據上分析，穩定氧化鋯在高溫下（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，在池的P＇O2側發生氧化反應，氧離子在鉑電極上釋放電子并結合成氧分子析出，即：

　　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。

　　式中R為氣體常數，T為電池的熱力學溫度（K），F為法拉第常數．（1）式是在理想狀態下導出的，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。

　　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

。

　　氣體工業名詞術語。它是基于氧的磁化率遠大于其他氣體磁化率這一物理現象來測量混合氣中氧含量的一種物理式氣體分析儀。由于直接測量磁化率值很復雜，工業上多采用間接測量，即根據磁化率隨溫度升高而減小的熱磁現象，通過橋式電路來進行測量。它適用于自動連續地測定各種工業氣體中的氧含量。