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氧气传感器(氧化锆)

2023-12-15632

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原理

       氧化锆(ZrO2)是掺杂一定比例的氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)等低价金属氧化物作为稳定剂的陶瓷,具有高温导电性、 具有离子导电性能的导体,成为氧化锆固体电解质。 在一定温度下,当氧化锆管两侧气体中的氧含量不同时,就形成了典型的氧浓差电池。

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       氧化锆管整体呈管状,中间由氧化锆材料隔开,氧化锆两侧各烧结一层多孔金属作为电极(通常采用Pt作为电极材料)。 在一定温度(600℃~1400℃)下,含氧量较高一侧的氧分子被吸附在电极上,使该侧的电极带正电,成为氧浓差电池的正极或负极。 在铂的催化作用下,发生还原反应并获得电子,形成氧离子。 氧离子通过氧化锆晶体中的孔迁移到氧含量较低的另一侧,使该电极带负电,成为氧浓差电池的负极或阴极。 在铂电极处,电子丢失并形成氧分子。 由于正电荷和负电荷的积累,在两个电极上产生一定的电势,该电势与氧化锆两种被测气体中氧含量浓度的差异有关,根据能斯特方程

E=(RT/4F)*Ln(P0/P)

       这里

E-----氧浓差电势(mV)

R-----气体常数8.3145 J/mol-K

T-----氧化锆探头工作温度(K,绝对温度)=273.15+t(℃)

F-----法拉第常数,96485.3365(C/mol)

P0---参比气体中的氧分压

P-----样气中的氧分压


       通过测量浓差电池电位E和氧化锆探头的绝对温度,可以计算出待测气体中的氧分压(P),从而计算出待测气体中的氧浓度。

       氧化锆法灵敏度高、响应时间快、线性范围宽、重现性和稳定性好。 内部结构简单,几乎不受温度、振动等外部环境条件的影响,几乎不需要维护。 但氧化锆法不适合测量还原性气体或还原性气体含量高的气体样品中的氧浓度,因为氧浓度受待测气体中还原性气体的影响,导致测量结果较低。 传感器的使用寿命通常为 5 年或更长,通常用于测量 ppm、空气浓度 (20.64%) 的氧含量。

       迄今为止,我们的传感器已交付给73个国家的工业设施和研究机构的2000多家客户。 我们还可以提供具有全球独特地位的催化惰性电位氧测量电池,它结合了经典高温固体电解质传感器和冷电化学氧传感器(克拉克电池)的优点。


特点

无漂移、免维护、无需校准*

范围:0 ~ 10ppm/30%(根据要求可达 100 vol%)

• 快速响应:T90<0.5s

• 高准确度和重复性:准确度<3%FS,重复性<±0.1%FS

• 样气温度:<300℃(可选,700~1400℃)

• 工作温度:700~800°C

• 气体压力:<2bar(可真空)

• 流量:5~10l/h,最大10m/s

• 预热时间:5 分钟

• 坚固耐用的设计

• 长寿命氧化锆传感器


*对于真空应用,需要校准


主要应用

1、惰性气体微量氧含量测量、电子半导体工业、空分、钢铁冶金、化肥、化工、焊接保护等。

2、烟气含氧量测量,电厂、石化炼油、化工、钢铁冶金、水泥建材、锅炉等。


应用行业

• ASU(空气分离装置)

• 化学、制药行业

• 石油石化行业

• 冶金行业

• 玻璃制造

• 半导体行业

• 食品和饮料行业

• 核、热处理、焊接防护

• 环境区域监测

• 麻醉、呼吸和产前护理



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