如何加快催化燃烧式传感器传感器响应速度

催化燃烧式传感器工作原理
催化燃烧式传感器属于高温传感器,催化元件的检测元件是在铂丝线圈(φ0.025~φ0.05)上包以氧化铝和粘合剂形成球状,经烧结而成,其外表面敷有铂、钯等稀有金属的催化层,其结构如图所示:
对铂丝通以电流,使检测元件保持高温(300~400℃),此时若与可燃气体接触如甲烷气体,甲烷就会在催化剂层上燃烧,燃烧的实质是元件表面吸附的甲烷与吸附的氧离子之间的反应,反应完成后生成CO2和H2O解析,而气相中的氧由被元件吸附并解离,重新补充元件表面上的氧离子。
利用元件测量甲烷式基于在其表面测量甲烷燃烧反应放出的热量的原理,即燃烧使铂丝线圈的温度升高,线圈的电阻值就上升。测量铂丝电阻值变化的大小就可以知道可燃气体的浓度。
在实际应用中常采用惠斯顿电桥测量电路,如图所示。电桥中黑元件既是检测元件,白元件为补偿元件,白元件与黑元件相比只缺少催化剂层,也就是说白元件遇到可燃气体不能燃烧,。有一些厂家将黑白元件封装在一个防爆网内,也有一些厂家分别封装。当空气中有一定浓度的可燃气体时,检测元件由于燃烧而电阻值上升,电桥失去平衡,由电压输出,起到检测作用。
  可燃物在催化剂作用下燃烧。与直接燃烧相比,催化燃烧温度较低,燃烧比较完全。催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧化物多组分物质。例如家用负载Pd或稀土化合物的催化燃气灶,可减少尾气中CO含量,提高热效率。负载0.2%pt的氧化铝催化剂,在500℃下,可将大多数有机化合物燃烧,脱臭净化到化学位移σ=1以下。催化燃烧为无焰燃烧,因此适用于安全性要求高的场合,如以H2和O2为原料的燃料电池、用汽油或酒精为原料的怀炉(催化剂为浸Pt石棉)等。如消除化工厂NOx的烟雾,可加燃料到烟雾中,通过负载型铂和钯催化剂,催化燃烧使NOx转化为N2气。&采用适当的催化剂,使用有害气体中的可燃物质在较低的温度下分解、氧化的燃烧方法。
  气体探测器的传感器采用催化燃烧的方式检测气体,称为催化燃烧式传感器。
  检测可燃气体的探测器一般使用催化燃烧式传感器,它可以看成是一个小型化的热量计,它的检测原理在几十年内没有大的变化。这是一个惠斯通电桥的结构。在它的测量桥上涂有催化物质,它在整个的测量过程中是不被消耗的。即使在空气中气体和蒸气浓度远远低于LEL时,它们也会在这个桥上发生催化燃烧反应,测量时,要在参比和测量电桥上施加电压使之加热从而发生催化反应,这个温度大约是500℃或者更高。正常情况下,电桥是平衡的,V1&=&V2,输出为零。&如果有可燃气体存在,它的氧化过程会使测量桥被加热,温度增加,而此时参比桥温度不变。电路会测出它们之间的电阻变化,&V2&&&V1&,输出的电压同待测气体的浓度成正比。
  测量易燃易爆气体时氧气浓度是一个必须注意的问题。催化式传感器要求至少8-10%的氧气才能进行准确测量。而在100%可燃气浓度下,这种仪器的读数将是0%LEL!因此在测量规程中,要求在测量易燃易爆气体的%LEL之前必须首先测量氧气浓度。这也是为什么要求在密闭空间测量中必须同时测量氧气和LEL的原因。如果在完全无氧的情况下测量LEL值很容易得到错误的结果。
  催化燃烧传感器可以对大部分的可燃气体产生响应。特定气体在测量桥上燃烧产生的热量就反映了它的燃烧热,而后者会随各类物质性质改变。所以,不同物质即使在相同浓度下也会产生不同的仪器读数。&要记住,仪器测量的是电阻的变化而不是浓度的变化!不同的气体在测量桥上的行为会有很大的不同。通常,较大的分子会产生更多的燃烧热。另一方面,较小的分子更容易进入测量头的烧结结构进行反应。催化燃烧式传感器,尤其是测量%LEL的传感器不适合于检测“较重的”或者长链的烷烃,特别是高闪点的物质。正如前面所提到的那样,此时使用光离子化检测器可能是一个好的办法。
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电化学传感器和催化燃烧传感器检测原理优缺点
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今天接到个电话是位昆山客户询问气体检测设备,由于他们初次购买气体检测仪所以我们向他解释目前国内外市场上性价比较高气体检测原理。采用催化燃烧式,采用电化学式。
催化燃烧传感器由检测元件和补偿元件构成配对模块测量电桥,在特定环境下,通过可燃气体在检测元件载体表面和催化剂的共同作用发生无焰燃烧,载体温度随之升高,通过传感器内部的电阻也相应升高,从而使元件失去平衡,输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。通过测量电阻变化的大小,就能够换算成可燃性气体的浓度。但是至少需要9% VOL O2才能正确测量,至少 4% VOL O2 才会爆炸。
优点:1.使用寿命长,响应较快&2.受温度、湿度、压力影响小&3.成本低&4.可检测多种可燃性气体或蒸气
局限性:1.传感器易中毒&2.需一定量的氧气&3.高浓度气体下使用寿命将缩短&4.视环境需定期维护
电化学式传感器通过电极间连接的电阻器,氧离子分布在半导体材料表面,被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动,气体存在时会消弱电极间的电阻,电阻变化与气体浓度按比例转换从而确定气体浓度,如一氧化碳、氨气、氧气。
优点:1.工作温度范围大&2.寿命长&3.高灵敏度&4.线性输出&5.选择性好&6.局限性&7.存放期有限&8.极度干燥或高浓度气体环境下寿命短
局限性:1.非特定型,易受干扰&2.线性差&3.湿度对精度有影响&4.易中毒
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催化燃烧气体传感器如何防爆(测试甲烷、一氧化碳等气体)
如题,催化燃烧气体传感器在工作中温度比较高,这是爆炸的隐患吧?我看有的产品是加金属外壳来防爆,有了这个外壳就能防爆吗?如果环境中的甲烷达到爆炸极限,有催化燃烧气体传感器存在会不会引起爆炸?
有知道的虫子望不吝赐教,谢谢!!
因为催化燃烧部件与外界的气体环境是相通的,如果达到爆炸极限,是否有爆炸的可能?能否详细分析一下如何隔离防爆的,谢谢!
粉末冶金就是这个作用,很成熟,网上有的是,我们就用这个隔离防爆
我想了解一下防爆的原理,能讲解一下吗,谢谢!
原理可能是:假设粉末冶金罩内产生爆炸的诱因,例如火星或者炙热引燃可燃气,着火点发生扩散遇到粉末冶金罩冷却了和隔离,阻止继续扩大,粉末冶金罩一般为铜粉或者不锈钢,导热性能好
嗯,我在网上查到的也有类似的讲法,你的解释更容易理解,很不错,谢谢~
你是哪个单位的啊
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