淺析氧化鋯分析儀

發(fā)布時(shí)間：2021-02-25

氧化鋯氧分析儀概論
自然界中氧氣是一種特殊的存在，而對(duì)氧氣的檢測分析也有多種特殊方法，除了電化學(xué)、順磁法外，氧化鋯也是檢測氧氣的特有方法。由于這種方法具有成本低、響應(yīng)速度快、可靠性高等特點(diǎn)，是氧氣檢測分析的中堅(jiān)。
一、氧化鋯氧傳感器基礎(chǔ)原理
1889年，一個(gè)25歲的德國青年物理化學(xué)家能斯特發(fā)現(xiàn)氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)離子導(dǎo)電現(xiàn)象，簡單說就是氧化鋯在高溫下會(huì)發(fā)生電離，內(nèi)部出現(xiàn)可流動(dòng)的氧離子。當(dāng)氧化鋯兩側(cè)涂抹上鉑電極，氧化鋯兩側(cè)氧氣濃度存在差異時(shí)，且在鉑電極高溫催化下電離出氧離子，氧離子便能透過氧化鋯從高濃度側(cè)流向低濃度側(cè)，產(chǎn)生電勢差，且濃度差越大電勢差越大。依據(jù)這一基本特性就可以研制出不同類型的氧化鋯氧傳感器
二、氧化鋯氧傳感器
 基礎(chǔ)理論的突破可以帶來應(yīng)用研究的迅猛發(fā)展，氧化鋯離子導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，在半個(gè)世紀(jì)后終于帶來了氧氣檢測技術(shù)的突飛猛進(jìn)。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了不同類型的氧傳感器，主要包括濃度差型
（1）濃度差型
 這是最基本的結(jié)構(gòu)，是對(duì)氧化鋯氧離子導(dǎo)電的直接應(yīng)用，原理在一根鋯管內(nèi)外涂有電極，電極既有輔助導(dǎo)電作用。鋯管內(nèi)外一邊為參比氣體、一邊為被測氣體。參比氣體一般要求保持恒定，比如暴露在空氣中以空氣作為參比。另一邊是被測氣，當(dāng)被測氣與參比氣產(chǎn)生濃度差時(shí)，兩電極之間就產(chǎn)生電勢差。該類傳感器還需要用一個(gè)加熱裝置將鋯管加熱到700℃以上才能正常工作。氧化鋯氧傳感器的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)非常復(fù)雜的工藝過程，氧化鋯材料處理、摻雜、成型、結(jié)構(gòu)、涂電極、燒結(jié)、封裝等過程都對(duì)最后的性能有重要影響。
三、氧化鋯氧傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用
氧化鋯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，特別是測高純氮中微量氧的品質(zhì)保證了氧傳感器的質(zhì)量，同時(shí)也大大降低了傳感器成本。由于氧化鋯氧傳感器一般需要在700℃以上高溫使用，且屬于接觸式測量，不宜在一些場合使用。綜合來看，氧化鋯氧傳感器優(yōu)勢非常明顯，但也存在不少使用禁忌，氧化鋯氧傳感器良好的性能表現(xiàn)，除了一些特殊場合外，在汽車燃燒效率測量、煙道中氧氣測量、工業(yè)過程氧氣測量、空氣中氧氣測量等等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，但一般不能應(yīng)用于過程安全監(jiān)控領(lǐng)域。
除了常規(guī)的氧氣監(jiān)測外，氧化鋯實(shí)際檢測的是氧離子，利用這一特性，還可以發(fā)展出其他的應(yīng)用，主要有高溫水氣的測量、氮氧化物測量以及作為色譜檢測器測量惰性氣體中的微量雜質(zhì)。

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