CO電気化学センサーによるガス検知器の検知原理
電気化学的一酸化炭素ガスセンサーは密閉構造設計を採用しており、その構造は電極、フィルター、ガス透過膜、電解質、電極リード線（ピン）、ハウジングで構成されています。
一酸化炭素ガスセンサーは警報器と組み合わせて使用され、警報器の中核となる検出要素です。 定電位電解を基本原理としています。 一酸化炭素がガスセンサーに拡散すると、その出力端子が電流出力を生成し、警報器のサンプリング回路に供給され、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する役割を果たします。 ガス濃度が変化すると、ガスセンサーの出力電流も比例して変化し、その出力が警報器の中間回路で変換・増幅され、各種アクチュエーターを駆動し、音・光・電気の検知・警報機能を完成させます。対応する制御装置は一緒になって環境検出または監視警報システムを構成します。
一酸化炭素ガスがガス透過膜を通ってシェルのガス孔を通って作用電極の表面に拡散すると、作用電極の触媒作用を受けて、一酸化炭素ガスは作用電極上で酸化されます。 その化学反応式は次のとおりです。
CO プラス H2O→CO2 プラス 2H プラス プラス 2e-
作用極での酸化反応により生成したH+イオンと電子は、電解質を通って作用極から一定距離離れた対極に移動し、水中の酸素と還元反応します。 その化学反応式は次のとおりです。
1/2O2プラス2Hプラスプラス2e-→H2O
したがって、センサー内部では可逆的な酸化還元反応が起こります。 その化学反応式は次のとおりです。
2COプラス2O2→2CO2
この可逆的な酸化還元反応は作用極と対極の間で常に起こり、電極間に電位差が生じます。
しかし、2つの電極で起こる反応により電極が分極するため、電極間電位を一定に保つことが難しく、一酸化炭素濃度の検出範囲が制限されてしまいます。
電極間の電位を一定に維持するために、参照電極を追加しました。 3 電極電気化学ガス センサーでは、出力端子は参照電極と作用電極の間の電位変化を反映します。 参照電極は酸化・還元反応に関与しないため、電極間の電位を一定に保つことができます。 （つまり電位が一定）、このときの電位の変化は同じ二酸化炭素濃度の変化に直接関係します。 ガスセンサーが出力電流を生成するとき、その大きさはガスの濃度に比例します。 電極リード線を介して外部回路でセンサーの出力電流を測定することで一酸化炭素濃度を検出でき、直線測定範囲が広いです。 このように、信号取得回路とそれに対応する変換・出力回路をガスセンサーに外部接続することで、一酸化炭素ガスの検出・監視を実現できます。
