1 電化學(xué)氣體傳感器介紹

甲醛氣體傳感器有很多種類型，有熱導(dǎo)式，電導(dǎo)式，比色式，通常包括酶甲醛脫氫酶，然而，由于潛在的穩(wěn)定性問題，對于其使用并不是在所有條件和環(huán)境下都合適。而無酶的電化學(xué)傳感器性能提升了很多，也使得其開始被廣泛關(guān)注，盡管這種傳感器還比較少。

現(xiàn)有一種室溫伏安的多功能聚合物傳感層甲醛氣體傳感器，這是一種合成聚合物傳感涂層，其結(jié)合了分析積累能力，其衍生物通過都知道的肼反應(yīng)，同時(shí)其作用是用伏安測量聚合物電解質(zhì)。

電化學(xué)氣體傳感器按照工作原理可以分為以下幾種類型：燃料電池型氣體傳感器，極限電流型氣體傳感器，濃差電池型氣體傳感器。

2 電化學(xué)氣體傳感器的選型

商用絲網(wǎng)印刷電極用來當(dāng)作底座，與碳工作和對電極，以及銀準(zhǔn)參考電極。電化學(xué)電池由三個(gè)內(nèi)部合成傳感涂層的電極組成，這三個(gè)涂層作為分析物衍生媒介以及高分子電解質(zhì)，三電極的系統(tǒng)涂有20 L of 1% HPA or PAA解決方案，一夜之間干，所有的解決方案都使用了Milli-Q水，聚丙烯酸用來接收和溶解在水中，離子聚丙烯酸酯在實(shí)驗(yàn)室中被準(zhǔn)備用來先溶解水中的聚丙烯酸，隨后，用克分子數(shù)相等的數(shù)量水合肼來中和它。循環(huán)伏安測量方法使用Autolab PGSTAT 30來運(yùn)行。

2.1 臭氧電化學(xué)氣體傳感器

臭氧的測量是空氣質(zhì)量和許多大氣化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分，傳統(tǒng)的臭氧監(jiān)測機(jī)制基于紫外吸收，相對較貴，并且有一定高的能量的損耗，限制了固定的地點(diǎn)，而電化學(xué)傳感器僅僅需要5v的直流電，總共的耗電量還不到5W?？傊亓坎怀^1公斤，這種電化學(xué)傳感器產(chǎn)生的電壓信號一定比例于臭氧的濃度，其范圍是5-10ppm。兩個(gè)臭氧傳感器的性能有很好的線性度。傳感器的校準(zhǔn)和靈敏度受到相對濕度和氣體樣本的流動(dòng)率的影響，被分開進(jìn)行。線性校準(zhǔn)曲線表明傳感器的性能WQ相同，即使是在不同的濕度和流動(dòng)率，為了要補(bǔ)償傳感器的基準(zhǔn)漂移而調(diào)零的過程中。快速的濕度變化（～20%/min）會(huì)在傳感器信號中產(chǎn)生顯著立刻的變化，傳感器需要大概40分鐘的時(shí)間來恢復(fù)到原始值。相反，慢速的濕度變化對傳感器響應(yīng)有微弱的影響。為了檢測小型化臭氧儀的性能，臭氧儀被用在實(shí)驗(yàn)室來檢測臭氧損耗，通過海水吸收和空氣質(zhì)量檢測18天，研究表明，臭氧被海水吸收是線性于海水表面微層的的。18天中從臭氧傳感器中檢測到的數(shù)據(jù)與使用紫外吸收法得到的數(shù)據(jù)具有很好的一致性。

2.2 甲醛電化學(xué)氣體傳感器

本文選擇的電化學(xué)甲醛傳感器ME3M-CH2O，其分辨率可達(dá)0.02ppm，當(dāng)傳感器暴露在甲醛氣體中的時(shí)候，甲醛氣體傳感器使用絲網(wǎng)印刷碳電極作為基底，工作電極響應(yīng)甲醛氣體，其表面使用改進(jìn)的聚丙烯酸離子傳感層，生成和甲醛氣體濃度成比例的極小電流，聚丙烯酸離子用來收集甲醛，同時(shí)，也是聚合電極，根據(jù)甲醛傳感器的結(jié)構(gòu)可知，工作電極與對電極同時(shí)浸入到電解液中時(shí)，通過測試電流的大小就可判定 CH2O 濃度的高低。每ppm甲醛氣體輸出1.1±0.5uA電流，在經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換后得到AD轉(zhuǎn)換器可以接收的模擬電壓值。外加電壓會(huì)使得兩電極間產(chǎn)生極化[2]。定電位電化學(xué)型甲醛傳感器有三個(gè)電極，圖1為其結(jié)構(gòu)圖。

在甲醛傳感器中，以及催化劑鎳、釕、鉑等金屬粒子的作用下，酸性電解液的電解池內(nèi)，甲醛氣體向工作電極擴(kuò)散，而發(fā)生氧化還原反應(yīng)[3]。

2.3 CO電化學(xué)氣體傳感器

CO傳感器主要有可變電阻式以及電化學(xué)式兩種類型。CO傳感器選用的天道儀器有限公司的ME2-CO，其中可變電阻式CO傳感器應(yīng)用高低溫循環(huán)方式，1000ppm的大量程，高溫清洗低溫時(shí)吸附的雜散氣體，因?yàn)椴捎玫臍饷舨牧显谇鍧嵖諝庵须妼?dǎo)率低，通過電路把電導(dǎo)率的變化對應(yīng)到一氧化碳?xì)怏w濃度，然后輸出相應(yīng)的電信號；當(dāng)室內(nèi)氣體超過300ppm時(shí)，說明可燃?xì)怏w泄漏，實(shí)時(shí)報(bào)警。低溫檢測一氧化碳，隨空氣中的一氧化碳?xì)怏w濃度增加，一氧化碳傳感器的電導(dǎo)率增大[4]。

3 結(jié)束語

本文介紹了應(yīng)用在室內(nèi)空氣質(zhì)量儀中的電化學(xué)氣體傳感器，這四款傳感器體積小，質(zhì)量輕，能夠解決現(xiàn)有的氣體監(jiān)測依靠化學(xué)方法而造成的周期長，操作復(fù)雜等麻煩，使得室內(nèi)空氣的實(shí)時(shí)監(jiān)測成為未來發(fā)展的一種趨勢。