技术检测原理

固态聚合物电化学传感技术是电化学气体检测技术领域的一次革命性技术创新。本质上，该技术基于电化学催化反应的原理。传感器采用三电极设计，可以连续进行气体浓度测量，传感器主要由三电极系统(工作电极, 对电极, 参比电极)、固态电解质组成，并在恒电位下工作，被气体通过扩散孔到达传感器的工作电极，在电极的多孔微观表面发生电化学氧化或还原反应，反应的质子通过聚合物电解质迁移到对电极，电流信号大小与被测气体浓度成正比。

由第一菲克定律表示：
i = nFDC
因此，流过的电流与目标气体的浓度成正比，参比电极与恒电位仪保持电位恒定。
例如：
一氧化碳(CO)传感器，将发生以下化学反应：
CO + H₂O→CO₂ + 2 H ^+ + 2 ^e-
质子扩散到对电极，在该电极上，氧气还原为水：
2 H ^+ + 2 ^e- + O₂→H₂O

固态传感器原理特性

固态传感器技术优点

固态与液态对比

由固态聚合物电解质取代酸性液态电解液

I.这对液态传感器意味着什么？

II.与固态聚合物的差别是什么?

固态与液态性能差异

℃温度相关性与液态电化学传感器不同

通常环境温度变化也会改变空气中的相对湿度

液态传感器

传感器温度太高时，会导致液态传感器的内部电解液中水分持续挥发，会导致反应慢，因为电子流动速度阻力较大，长期在高温环境下将会导致干涸，传感器损坏。

温度范围在0度以下时内部的液态点解液将会被逐渐冻住，导致电子无法流动，从而无信号输出，对气体无反应或反应微弱，但温度升高，传感器会恢复。

固态传感器

聚合物传感器立即对不同的湿度做出反应，可以适应15%~95%湿度，-40oC低温下工作表现依然很好,传感器非常小，因而在数分钟内就适应新温度了。

固态传感器所用所有材料适用于高达70oC低至-40oC的传感器。但是，70oC以及非常干燥的空气会使电解质特性发生改变，导致灵敏度下降。

固态与液态性能差异

RH湿度相关性 与液态电化学传感器不同

标准湿度范围为15%相对湿度至95%相对湿度之间，无冷凝。

液态传感器

会在湿度较大时，由于内部的液态电解液的吸水性特点，持续吸入空气中湿度，导致传感器的性能不断改变，终吸入水分太多，无法在内部容下时，会渗透出外壳导致酸性电解液腐蚀外表设备，导致物理性损坏，寿命终止；

太干燥时，会导致液态传感器的内部电解液中水分持续挥发，会导致反应慢，因为电子流动速度阻力较大，长期在干燥环境下将会导致干涸，传感器损坏。

固态传感器

冷凝水不能堵塞扩散孔，但会改变传感器的瞬时性能。从一开始15%的相对湿度在30分钟内变到90%，相关性发生变化。

气体浓度为一定浓度时，可以看到，在初10分钟内有信号下降，这是对干燥空气的一种稳定过程。

相对湿度变到90%时，显示出没有变化。在23oC的室温下进行测试。