用于測量燃料電池系統的陰極中氧濃度的方法

燃料電池，通常說的是氫燃料電池（質子交換膜燃料電池），是一種通過氫氣和氧氣進行氧化還原反應，將化學能轉換成電能的發電裝置。與一般的電池不同，燃料電池只需要提供穩定的氫氣和氧氣，即可連續不斷的提供穩定電能。為了使燃料電池的測量能這到一定精度，一般要求燃料電池對樣氣中的氧能有一個較高的響應值，即在樣氣中含有一定程度的氧時，能產生一個較高的電流強度，這就需要電級有一個強的反應效率。

燃料電池的測量信號與樣氣中的氧分壓成正比關系，測量信號不但與樣氣中的氧濃度有關系，還與樣氣的壓力成正比。因此必須使燃料電池盡可能處于穩壓狀態，讀數才能夠準確。如果大量氧分子進入了燃料電池內部，只有氧化反應完成后方能重新響應到樣氣中的氧分子含量，故此燃料電池具有氧讀數上升速度較快但下降速度慢的特點。此時可適當增大樣氣流量，加大燃料電池內樣氣的置換速率，使傳感器能更快地響應到樣氣中氧含量的讀數。

測量氧的儀器種類繁多，根據儀器所產生信號方式的不同可分為∶ 化學電池式（原電池、燃料電池、赫茲電池）、濃差電池式 （氧化鋯電池和變頻極限電流池）和氣相色譜法等。但在氣體的過程分析系統及工業化生產及應用當中，燃料電池式氧氣體分析儀由于其測量原理簡單、維護操作簡便、測量精度高、穩定性好等特點，特別適用于專業的氣體生產和電子工業等行業。

燃料電池式氧氣體分析儀的核心部件是傳感器。傳感器是一種將化學能轉換成電能的裝置，一般由陰極、陽極和電解質等組成。 當樣氣中的氧進入燃料電池后，將獲取電子轉換成離子態，再通過電解質的傳遞最終與陽極發生化學反應。反應物之一是樣氣中的氧，另一反應物是存儲在電池中的陽極，綜合反應是樣氣中的氧分子和陽極發生氧化反應，最終生成陽極材料的氧化物。這種反應類似于燃料電池的反應機理，因此稱此類傳感器為燃料電池式。在化學反應中，陽、陽極之間發生電子遷移，如用導線將共連接，將會有電流產生，該電流的大小與進入傳感器中的氧分子數量成正比關系，因此只要準確測量出陽、陽極之問的電流便可得出樣氣中的氧含量。

工采網提供的英國SST 螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器） － O2S－FR－T2－18C是氧化鋯氧氣傳感器，敏感元件是氧化鋯，采用兩個氧化鋯盤，在其中間是一個密封空間。其中一個盤起的功能是可逆氧氣泵，依次充滿樣品氣和抽空此小空間。另一個盤用于測量氧分壓差比率，得到相對應的傳感電壓。氧化鋯盤作為氧氣泵運行時，需要的700 °C的溫度由加熱元件產生（配套的電路板O2I－FLEX－092可以提供加熱和線性模擬量輸出功能。）。氧氣泵使小空間范圍內達到額定的小值和大值壓力所花的時間和環境中氧分壓值具有對應關系。

螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器）O2S－FR－T2－18C／B／A特性：

1）氧化范圍： 2mbar－3bar

2）氧化鋯檢測元件

3）非消耗性技術

4）無需溫度溫度，無需參考氣體

5）高精度

6）線性輸出信號

7）與外部接口板配合工作

螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器）O2S－FR－T2－18C／B／A產品參數：

文章來源：工采網

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