ガスを検知するために使用される電気化学センサー
可燃性、毒性、有害ガスのかなりの部分は電気化学活性があり、電気化学的に酸化または還元することができます。これらの反応を利用することで、ガスの組成を識別し、ガスの濃度を検出することができます。電気化学ガスセンサーには多くのサブカテゴリがあります。
(1)一次電池型ガスセンサー(ガボニ電池型ガスセンサー、燃料電池型ガスセンサー、自発電池型ガスセンサーとも呼ばれる)の原理は、電池の炭素マンガン電極がガス電極に置き換えられていることを除いて、私たちが使用する乾電池の原理と似ています。たとえば、酸素センサーでは、酸素は陰極で還元され、電子は電流計を通って陽極に流れ、そこで鉛金属が酸化されます。電流の大きさは酸素濃度に直接関係しています。このタイプのセンサーは、酸素、二酸化硫黄、塩素ガスなどを効果的に検出できます。
(2)定電位電解セル型ガスセンサーは、還元性ガスの検出に非常に効果的です。その原理は、元の電池型センサーとは異なります。その電気化学反応は電流の力で起こるため、クーロン分析用の真のセンサーになります。このタイプのセンサーは、一酸化炭素、硫化水素、水素、アンモニア、ヒドラジンなどのガスの検出に成功しており、現在、有毒ガスや有害ガスを検出するための主流のセンサーです。
(3)濃度電池型ガスセンサーは、電気化学セルの両側に電気化学的に活性なガスを配置することで、自発的に濃度起電力を発生させます。起電力の大きさはガスの濃度に関係します。このようなセンサーの成功例としては、自動車用酸素センサーや固体電解質型二酸化炭素センサーなどがあります。
(4)限界電流型ガスセンサーは、酸素濃度を測定するセンサーの一種で、電気化学セル内の限界電流がキャリア濃度と関係するという原理を利用して酸素(ガス)濃度センサーを作製し、自動車の酸素検知や溶鋼中の酸素濃度検知などに用いられる。
