電化學氧分析儀、氧化鋯氧分析儀的原理及應用

氧分析儀(yi) 是一種工業(ye) 過程分析儀(yi) 表，主要用於(yu) 各種工業(ye) 過程混合氣體(ti) 中氧含量檢測。多應用於(yu) 石油、空分、化工流程、磁性材料、高溫燒結爐保護氣體(ti) 、電子行業(ye) 保護性氣體(ti) 以及玻璃、建材行業(ye) 等行業(ye) 。根據不同的工況工藝，有不同原理的氧分析儀(yi) ，具體(ti) 分為(wei) 電化學式氧分析儀(yi) （又名燃料電池法氧分析儀(yi) ）、氧化鋯氧分析儀(yi) 、磁氧分析儀(yi) （又名順磁氧分析儀(yi) ）、激光式氧分析儀(yi) ，不同原理的氧分析儀(yi) ，各自有著不同的優(you) 缺點。

一、電化學氧分析儀(yi)

電化學氧氣分析儀(yi) 的的核心元件是一個(ge) 電化學氧氣傳(chuan) 感器。常見的電化學氧氣傳(chuan) 感器由一個(ge) 傳(chuan) 感電極（或工作電極）和一個(ge) 對電極組成，兩(liang) 個(ge) 電極間有一層薄薄的電解液。要檢測的氣體(ti) 先通過一個(ge) 小的毛細口傳(chuan) 感器，然後通過一個(ge) 疏水膜擴散進入，終到達電極表麵。傳(chuan) 感器的結構設計保證會(hui) 有適量的氣體(ti) 進入與(yu) 感應電極反應產(chan) 生足夠的電信號，並同時防止電解液泄漏出傳(chuan) 感器。通過疏水膜擴散進入傳(chuan) 感器裏的氣體(ti) 在感應電極發生氧化/還原反應，電極間連接一個(ge) 電阻，這樣，陰極和陽極間會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 與(yu) 氧濃度成正比的電流。通過檢測這個(ge) 電流，就反應出氣體(ti) 中的氧濃度。

電化學氧分析儀(yi) 優(you) 點：

· 相對來說通用性好

· 價(jia) 格適中

· 測量精度、準確的都不錯

電化學氧分析儀(yi) 缺點：

· 傳(chuan) 感器壽命短（化學原理有消耗性）

· 傳(chuan) 感器容易受其他氣體(ti) 影響（如腐蝕性氣體(ti) ）

二、氧化鋯氧分析儀(yi)

氧化鋯（ZrO2）是一種陶瓷，一種具有離子導電性質的固體(ti) 。在常溫下為(wei) 單斜 晶體(ti) ，當溫度升高到一定溫度時，晶型轉變為(wei) 立方晶體(ti) ，同時約有 7%的體(ti) 積收 縮；當溫度降低時，又變為(wei) 單斜晶體(ti) 。若反複加熱與(yu) 冷卻，ZrO2 就會(hui) 破裂。

因 此，純淨的 ZrO2 不能用作測量元件。如果在 ZrO2 中加入一定量的氧化鈣（CaO） 或氧化釔（Y2O3）作穩定劑，再經過高溫焙燒，則變為(wei) 穩定的氧化鋯材料，這 時，四價(jia) 的鋯被二價(jia) 的鈣或三價(jia) 的釔置換，同時產(chan) 生氧離子空穴，所以 ZrO2 屬於(yu) 陰離子固體(ti) 電解質。ZrO2 主要通過空穴的運動而導電，當溫度達到 600℃ 以上時，ZrO2 就變為(wei) 良好的氧離子導體(ti) 。

在氧化鋯電解質的兩(liang) 麵各燒結一個(ge) 鉑電極，當氧化鋯兩(liang) 側(ce) 的氧分壓不同時， 氧分壓高的一側(ce) 的氧以離子形式向氧分壓低的一側(ce) 遷移，結果使氧分壓高的一 側(ce) 鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側(ce) 鉑電極得到電子顯負電，因而在 兩(liang) 鉑電極之間產(chan) 生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時隻與(yu) 兩(liang) 側(ce) 氣體(ti) 中氧氣含量 的差（氧濃差）有關(guan) 。若一側(ce) 氧氣含量已知（如空氣中氧氣含量為(wei) 常數），則另 一側(ce) 氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢表示，測出氧濃差電勢， 便可知道煙氣中氧氣含量。

因為(wei) 氧化鋯的耐高溫特性，多應用於(yu) 溫度條件相對較高的工況（窯爐、鍋爐）

氧化鋯氧分析儀(yi) 優(you) 點：

· 不受檢測氣體(ti) 溫度的影響（氧化鋯氧量分析儀(yi) 耐高溫）

· 通過不同導流管可檢測各種溫度氣體(ti) 中的氧含量

· 適用於(yu) 溫度較高的工況

氧化鋯氧分析儀(yi) 缺點：

· 采樣氣體(ti) 雜質較多時，有可能堵塞采樣管

· 多孔鉑電極易受到被測氣體(ti) 中的腐蝕性氣體(ti) 腐蝕而失效

· 加熱器一般用電爐絲(si) 加熱，壽命不長