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用于測量燃料電池系統(tǒng)的陰極中氧濃度的方法

更新時間:2022-04-08點擊次數(shù):1040

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(fā)電裝置。與一般的電池不同,燃料電池只需要提供穩(wěn)定的氫氣和氧氣,即可連續(xù)不斷的提供穩(wěn)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(chǎn)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。


用于測量燃料電池系統(tǒng)的陰極中氧濃度的方法

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(wěn)壓狀態(tài),讀數(shù)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(shù)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(shù)。

測量氧的儀器種類繁多,根據(jù)儀器所產(chǎn)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(tǒng)及工業(yè)化生產(chǎn)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(wěn)定性好等特點,特別適用于專業(yè)的氣體生產(chǎn)和電子工業(yè)等行業(yè)。

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(tài),再通過電解質的傳遞最終與陽極發(fā)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(fā)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(fā)生電子遷移,如用導線將共連接,將會有電流產(chǎn)生,該電流的大小與進入傳感器中的氧分子數(shù)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。


用于測量燃料電池系統(tǒng)的陰極中氧濃度的方法

工采網(wǎng)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(chǎn)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(huán)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(chǎn)品參數(shù):

用于測量燃料電池系統(tǒng)的陰極中氧濃度的方法

文章來源:工采網(wǎng)

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