新型氧氣傳感器在節(jié)能減排領域中的應用
2013-07-10
隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，化石能源在大量消耗的同時，也給環(huán)境帶來了不小的影響。在國務院發(fā)布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中，國家對重點行業(yè)、重點領域的節(jié)能減排措施和目標進行了細化和量化。在此前提下，與煙氣排放、燃燒效率監(jiān)控相關的排放監(jiān)測儀器、儀表市場將迎來爆發(fā)式增長。為適應中國市場的業(yè)務需求和發(fā)展趨勢，英國城市技術公司于2012年底發(fā)布了一款專為煙氣分析而設計的長效無鉛氧傳感器——4OXeco LP。
傳統(tǒng)含鉛氧氣傳感器
傳統(tǒng)用于排放氣體檢測的氧氣傳感器可認為是二電極的金屬-空氣型電池，它由空氣陰極，鉛陽極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，陽極是一個鉛塊，它們被包裹在一個金屬或塑料的密封容器中?？諝馔ㄟ^頂部的毛細管進入傳感器，陰陽極通過電流收集導線與傳感器的兩個引腳相連，如圖1所示：當氧氣到達工作電極時，發(fā)生還原反應：產(chǎn)生的氫氧根(OH-)通過電解液到達鉛電極，鉛電極發(fā)生氧化反應：通過外接一只已知電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓，就可以計算出氧氣的濃度。
含鉛氧氣傳感器雖說已經(jīng)有三十多年的歷史，但也存在其局限性：
(1) 燃燒產(chǎn)物影響使用壽命。燃燒產(chǎn)物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內(nèi)部為堿液，使用時間長之后，堿液PH值下降，燃料鉛也會加速消耗，從而縮短傳感器壽命。
(2) 不符合無鉛要求。含鉛的傳感器現(xiàn)在雖有RoHS和WEEE的豁免權，但無鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)保大趨勢。
(3) 重量大，體積大。為延長傳感器壽命，需要多增加鉛的重量。
長效無鉛氧氣傳感器技術特點
針對含鉛氧氣傳感器的缺點，第二代三電極長壽命無鉛氧氣傳感器4OXeco LP應運而生。“eco”意味著“經(jīng)濟”，而“LP”意思是“低功耗”。
首先，從工作原理上看，氧氣在4OXeco LP的工作電極上發(fā)生還原反應：然后，在對電極上，水發(fā)生氧化反應并重新生成氧氣：因為工作原理的差別，長壽命無鉛氧氣傳感器的優(yōu)點總結(jié)如下：
(1) 壽命長。整個反應中，高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用，沒有任何的消耗，這樣就避免了傳統(tǒng)鉛氧傳感器的陽極電極燃料耗盡的問題。4OXeco LP獨特的結(jié)構設計極好地控制了傳感器內(nèi)部電解液的揮發(fā)，因此它的使用壽命也大大超過傳統(tǒng)的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對濕度范圍內(nèi)，這款傳感器使用壽命可以超過5年。
(2) 抗酸性氣體。4OXeco LP內(nèi)部采用的是酸性電解液，能有效避免天然氣、石油、木材、生物質(zhì)等多類型燃料燃燒產(chǎn)生的酸性氣體的干擾，保證傳感器在各種燃料使用環(huán)境中的適用性。
(3) 重量輕。排放領域用的含鉛氧氣傳感器，例如5FO，重量為44g；而4OXeco LP只有5g，重量優(yōu)勢明顯。為研制體積小、重量輕的燃燒效率表提供了必要條件。
(4) 有認證。4OXeco LP已經(jīng)使用在德國某知名品牌手持儀表中，并獲得了TüV認證，執(zhí)行標準為EN50379-2，而且在質(zhì)保期內(nèi)失效率小于1%。
(5) 符合RoHS和WEEE要求。4OXeco LP不含鉛，這為儀表通過RoHS和WEEE認證提供了可能。
(6) 技術文檔齊全。我們能夠為用戶提供傳感器特性文檔、操作原理和參考電路，為客戶的應用保駕護航。
來源：電能質(zhì)量分析儀 http://rengken.cn/
傳統(tǒng)含鉛氧氣傳感器
傳統(tǒng)用于排放氣體檢測的氧氣傳感器可認為是二電極的金屬-空氣型電池，它由空氣陰極，鉛陽極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，陽極是一個鉛塊，它們被包裹在一個金屬或塑料的密封容器中?？諝馔ㄟ^頂部的毛細管進入傳感器，陰陽極通過電流收集導線與傳感器的兩個引腳相連，如圖1所示：當氧氣到達工作電極時，發(fā)生還原反應：產(chǎn)生的氫氧根(OH-)通過電解液到達鉛電極，鉛電極發(fā)生氧化反應：通過外接一只已知電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓，就可以計算出氧氣的濃度。
含鉛氧氣傳感器雖說已經(jīng)有三十多年的歷史，但也存在其局限性：
(1) 燃燒產(chǎn)物影響使用壽命。燃燒產(chǎn)物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內(nèi)部為堿液，使用時間長之后，堿液PH值下降，燃料鉛也會加速消耗，從而縮短傳感器壽命。
(2) 不符合無鉛要求。含鉛的傳感器現(xiàn)在雖有RoHS和WEEE的豁免權，但無鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)保大趨勢。
(3) 重量大，體積大。為延長傳感器壽命，需要多增加鉛的重量。
長效無鉛氧氣傳感器技術特點
針對含鉛氧氣傳感器的缺點，第二代三電極長壽命無鉛氧氣傳感器4OXeco LP應運而生。“eco”意味著“經(jīng)濟”，而“LP”意思是“低功耗”。
首先，從工作原理上看，氧氣在4OXeco LP的工作電極上發(fā)生還原反應：然后，在對電極上，水發(fā)生氧化反應并重新生成氧氣：因為工作原理的差別，長壽命無鉛氧氣傳感器的優(yōu)點總結(jié)如下：
(1) 壽命長。整個反應中，高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用，沒有任何的消耗，這樣就避免了傳統(tǒng)鉛氧傳感器的陽極電極燃料耗盡的問題。4OXeco LP獨特的結(jié)構設計極好地控制了傳感器內(nèi)部電解液的揮發(fā)，因此它的使用壽命也大大超過傳統(tǒng)的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對濕度范圍內(nèi)，這款傳感器使用壽命可以超過5年。
(2) 抗酸性氣體。4OXeco LP內(nèi)部采用的是酸性電解液，能有效避免天然氣、石油、木材、生物質(zhì)等多類型燃料燃燒產(chǎn)生的酸性氣體的干擾，保證傳感器在各種燃料使用環(huán)境中的適用性。
(3) 重量輕。排放領域用的含鉛氧氣傳感器，例如5FO，重量為44g；而4OXeco LP只有5g，重量優(yōu)勢明顯。為研制體積小、重量輕的燃燒效率表提供了必要條件。
(4) 有認證。4OXeco LP已經(jīng)使用在德國某知名品牌手持儀表中，并獲得了TüV認證，執(zhí)行標準為EN50379-2，而且在質(zhì)保期內(nèi)失效率小于1%。
(5) 符合RoHS和WEEE要求。4OXeco LP不含鉛，這為儀表通過RoHS和WEEE認證提供了可能。
(6) 技術文檔齊全。我們能夠為用戶提供傳感器特性文檔、操作原理和參考電路，為客戶的應用保駕護航。
來源：電能質(zhì)量分析儀 http://rengken.cn/
最新資訊
