ガス検知器におけるCO電気化学センサーの検知原理
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コンポーネントです。定電位電解の原理に基づいています。一酸化炭素がガスセンサー内に拡散すると、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、ガスセンサの出力電流も比例して変化します。警報器の中間回路は出力を変換・増幅してさまざまな実行装置を駆動し、音、光、電気の検知・警報機能を完成させます。対応する制御デバイスとともに、環境検出または監視警報システムを形成します。
一酸化炭素ガスが外殻の細孔と通気性膜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により作用電極上で酸化が起こります。化学反応式は次のとおりです。
CO+H2O→CO2+2H++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。化学反応式は次のとおりです。
1/2O2+2H++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。化学反応式は次のとおりです。
2CO+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、両方の電極で起こる反応によって引き起こされる電極の分極のため、一定の電極間電位を維持することが困難であり、一酸化炭素濃度の検出可能な範囲も制限されます。
電極間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（定電位）を一定に保つことができ、電位の変化は一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。外部回路を使用して電極リードを介してセンサーの出力電流を測定することにより、広い直線測定範囲で一酸化炭素濃度を検出できます。このように、外部の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接続することで、一酸化炭素ガスの検出・監視が可能になります。
