高純度氧氣含量分析儀（離子流凯时游戏）原理解析

    氧氣含量是許多工業生產過程中直接影響工業生產能力、速度、效率和安全的一個非常重要的指標。因此，為了及時控製氧氣含量，如何更快、更方便、準確、可靠地測量氧氣含量是非常重要的。離子流法是基於這一需求研發的一種新型氧含量測量方法。在響應速度、穩定性、儀器價格、傳感器使用壽命等方麵，與傳統的氧含量測量方法（電化學凯时游戏、氧化鋯凯时游戏、氧化鋯氧含量分析儀、磁凯时游戏），特別適用於高純度氧氣含量分析（離子流凯时游戏）。

    傳統的氧含量測量，通過“燃料電池法（也稱電化學氧分析）”、“磁凯时游戏”、“氧化鋯凯时游戏”、“激光凯时游戏”等原理；今天成都凯时APP下载和大家介紹一種先進的“離子流測氧儀，離子流凯时游戏”。

（離子流凯时游戏原理圖）

    在已穩定化的ZrO2兩側被覆鉑電極，陰極側用有氣體擴散孔的罩接合，形成陰極空腔。一定溫度下，ZrO2電極兩側如加一定電壓時，空腔內的氧分子在陰極處獲得電子形成氧離子（O2-），O2-通過ZrO2的氧空位遷移到陽極，放出電子後變成氧分子氣體釋放出來，這種現象被稱為電化學泵，這樣，陰極空腔中的氧氣就被ZrO2電解質源源不斷地泵到空腔外，在回路中形成電流。當氧氣摩爾分數一定時，電壓增加，電流強度隨之增加，當電壓超過某一值時，電流強度達到飽和，這是氧氣通過小孔向陰極空腔內擴散受小孔限製的結果。這個飽和電流稱為離子電流。氣體在小孔中的擴散機製決定著傳感器的性質。小孔擴散一般有2種離子電流情況，即分子擴散和Knudsen擴散。當小孔直徑比氣體分子的平均直徑大時，即在分子擴散區離子電流值IL為：

式中，F—法拉第常數；D—自由空間氧分子擴散係數；S—擴散小孔的截麵積；L—擴散小孔的長度；C—傳感器周圍氧的摩爾分數；CT—整個氣體物質的摩爾分數。當C/CT＜1時，由式（1）可知，離子電流值與氧的摩爾分數就變成正比關係，離子電流值IL為：

由式（2）可知，離子電流和氧摩爾分數幾乎成線性關係。根據輸出電流大小就可以確定被測氣體中的氧摩爾分數。用多孔陶瓷基片作為擴散層控製供給傳感器陰極的氧，這種利用LSM作為多孔層型結構的致密擴散障礙層如圖所示。

這種多孔層型氧傳感器的離子電流和式（2）相同，離子電流值為：

式中，F—法拉第常數；Deff—多孔層內氧有效擴散係數；S—陰極麵積；L—多孔層基片厚度；C—傳感器周圍的氧摩爾分數。由式（3）可知，多孔層型氧傳感器的極限電流值與氧摩爾分數成線性關係。

離子流凯时游戏傳感器在不同氧濃度環境氣體中，電壓電流特性如下圖所示：

離子電流值與氧濃度的關係曲線如下圖所示：

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