微量氧剖析儀用處及原理：微量氧剖析儀主要用于工業(yè)在線(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室以及瓶裝高純N2、Ar、He、Ne和混合氣體中的微量氧、痕量氧的迅速檢查，適用于空分設(shè)備和各氣體分裝廠(chǎng)高純氣體中微量氧的檢查;一起也適用于石油化工、冶金等行業(yè)的高純技術(shù)性氣體、保護(hù)性氣體中微量氧的迅速檢查。特別是關(guān)于含氧量< 1 PPMv的鋼瓶氣樣、迅速、簡(jiǎn)潔。
微量氧剖析儀分為兩種剖析原理：別離為燃料電池法微量氧剖析儀和氧化鋯微量氧剖析儀
微量氧剖析儀的原理介紹：
1、羅卓尼克對(duì)燃料電池法微量氧剖析儀的解析
微量氧剖析儀(燃料電池電化學(xué)法)
選用密封的燃料池氧傳感器是當(dāng)前的測(cè)氧辦法之一。燃料池羅卓尼克氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構(gòu)成，浸沒(méi)在KOH的溶液中。在陰極氧被復(fù)原成氫氧根離子，而在陽(yáng)極鉛被氧化。
溶液與外界有一層高分子薄膜離隔，樣氣不直接進(jìn)入傳感器，因而溶液與鉛電極不需定時(shí)清潔。樣氣中的氧分子經(jīng)過(guò)高分子薄膜分散到氧電極中進(jìn)行電化學(xué)反響，電化學(xué)反響中發(fā)作的電流決定于分散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的分散速率又正比于樣氣中的氧含量，該維薩拉傳感器輸出信號(hào)巨細(xì)只與樣氣中的氧含量有關(guān)，而與經(jīng)過(guò)傳感器的氣體總量無(wú)關(guān)。經(jīng)過(guò)外部電路的銜接，反響中的電荷轉(zhuǎn)移即電流的巨細(xì)與參與反響的氧成正比例聯(lián)系。選用此辦法進(jìn)行測(cè)氧，能夠不受被測(cè)氣體中復(fù)原性氣體的影響，免去了很多的樣氣處理體系。它比舊式“金網(wǎng)-鉛”原電池測(cè)氧迅速，不需求綿長(zhǎng)的開(kāi)機(jī)吹除進(jìn)程，“金網(wǎng)-鉛”原電池樣氣直接進(jìn)入溶液中，致使儀器的保護(hù)量很大，而燃料電池法樣氣不直接進(jìn)入溶液中，傳感器能夠安穩(wěn)牢靠的工作很長(zhǎng)時(shí)間。燃料電池氧傳感器是*免保護(hù)的。但是在使用進(jìn)程中，需求經(jīng)常校準(zhǔn)，現(xiàn)在市面上的燃料電池電化學(xué)氧傳感器以英國(guó)CITY的傳感器比較安穩(wěn)。
2、徽科特氧化鋯微量氧剖析儀
微量氧剖析儀(氧化鋯法)：氧化鋯傳感器的構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物構(gòu)成的。常用的這類(lèi)電解質(zhì)有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物構(gòu)成，ZrO2稱(chēng)為基體，Y2O3稱(chēng)為安穩(wěn)劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體(螢石型)，但當(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本w，因而純氧化鋯的晶型是不安穩(wěn)的。所以當(dāng)在ZrO2中摻人定量的安穩(wěn)劑Y2O3時(shí)，因?yàn)閅置換了Zr的方位，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面因?yàn)榫w內(nèi)部應(yīng)力改變的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因而又稱(chēng)它為安穩(wěn)氧化鋯。據(jù)上剖析，安穩(wěn)氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的導(dǎo)體。 在上述電池中，Pt表明兩個(gè)鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質(zhì)的兩頭，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體別離經(jīng)過(guò)電解質(zhì)的兩頭。作為氧傳感器，其間P''O2是參比氣，例如通人空氣(20.6%O2)，P'O2是待測(cè)氣，例如通入煙氣。在高溫下，因?yàn)檠趸嗠娊赓|(zhì)是杰出的氧離子導(dǎo)體，上述電池就是一個(gè)典型的氧濃差電池。
在高溫下(650---850℃)，氧就會(huì)從分壓大的P''O2一側(cè)向分壓小的P'O2側(cè)分散，這種分散，不是氧分子透過(guò)氧化鋯從P''O2側(cè)到P'O2側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，經(jīng)過(guò)氧化鋯的進(jìn)程。在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在電池的P''O2側(cè)發(fā)作復(fù)原反響，一個(gè)氧分子從鉑電極取得4個(gè)電子，變成兩個(gè)氧離子(O2-)進(jìn)入電解質(zhì)，即：O2(P''O2)+4e→2O2- P''O2側(cè)鉑電極因?yàn)楹芏嘟o出電子而帶正電，變成氧濃差電池的正極或陽(yáng)極。
這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后，經(jīng)過(guò)晶體中的空穴向前運(yùn)動(dòng)抵達(dá)右側(cè)的鉑電極，在電池的P'O2側(cè)發(fā)作氧化反響，氧離子在鉑電極上開(kāi)釋電子并結(jié)組成氧分子分出，即：2O-4e→O2(P'O2)。P'O2側(cè)鉑電極因?yàn)楹芏嚯娮佣鴰ж?fù)電，變成氧濃差電池的負(fù)極或陰極。這么在兩個(gè)電極上，因?yàn)檎?fù)電荷的堆積而構(gòu)成一個(gè)電勢(shì)，稱(chēng)之為氧濃差電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)將兩個(gè)電極連成電路時(shí)，負(fù)極上的電子就會(huì)經(jīng)過(guò)外電路流到正極，再供給氧分子構(gòu)成離子，電路中就有電流經(jīng)過(guò)。
其池電勢(shì)由能斯特方程給出：
E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)式中R為氣體常數(shù)，T為電池的熱力學(xué)溫度(K)，F(xiàn)為法拉第常數(shù).(1)式是在理想狀態(tài)下導(dǎo)出的， 有具有四個(gè)條件：(1)兩頭的氣體均為理想氣體;(2)整個(gè)電池處于恒溫恒壓體系中;(3)濃差電池是可逆的;(4)電池中不存在任何附加電勢(shì)。因而稱(chēng)(1)式為氧化鋯傳感器的理論方程。由(1)式可見(jiàn)因?yàn)閰⒈葰庋鹾縋''O2是已知的，因而測(cè)得E值后便可求得待測(cè)氣體氧含量P'O2值。
當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時(shí)，上式為：
E=48.26lg(P''O2/P'O2)
由上式，在溫度700℃時(shí)，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%) 時(shí)，由濃差電池輸出電動(dòng)勢(shì)E，就能夠計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量剖析儀的測(cè)氧原理。
