氧化锆氧量分析仪工作原理及维护使用: 一、前言 1989 年能斯特(Nernst)发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象
从此氧化锆成为研究和开发应用最普遍的一种固体电解质,它已在高温技术,特别是高温测试技术上得到广泛应用
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比,具有结构简单,响应时间短(0
2s),测量范围宽(从ppm 到百分含量),使用温度高(600℃~1200℃),运行可靠,安装方便,维护量小等优点,因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用
二、氧探头的测氧原理 在氧化锆电解质(ZrO2 管)的两侧面分别烧结上多孔铂(Pt)电极,在一定温度下,当电解质两侧氧浓度不同时,高浓度侧(空气)的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子O2-,使该电极带正电,O2-离子通过电解质中的氧离子空位 迁 移 到低 氧浓度侧的Pt 电极上放 出 电子,转 化成氧分子,使该电极带负 电
两个 电极的反 应式分别为: 参 比侧:O2+4e——2O2- 测量侧:2O2-- 4e——O2 这 样 在两个 电极间便产 生 了 一定的电动 势 ,氧化锆电解质、Pt 电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池
两级之间的电动势E 由能斯特公式求得:可 E= (1) 式中,EmV― 浓差电池输出, n 4― 电子转移数,在此为 R 理想气体常数,8
314 W·S/mol — T (K) F96500 C;PP1— — 待测气体氧浓度百分数0— — 参比气体氧浓度百分数 — 法拉第常数,— 绝对温度 该分式是氧探头测氧的基础,当氧化锆管处的温度被加热到600℃~1400℃时,高浓度侧气体用已知氧浓度的气体作为参比气,如用空气,则 P,将此值及公式中的常数项合并,又实际氧化锆电池存在温差电势、接触电势、参比