用于测量燃料电池系统的阴极中氧浓度的方法

燃料电池，通常说的是氢燃料电池（质子交换膜燃料电池），是一种通过氢气和氧气进行氧化还原反应，将化学能转换成电能的发电装置。与一般的电池不同，燃料电池只需要提供稳定的氢气和氧气，即可连续不断的提供稳定电能。为了使燃料电池的测量能这到一定精度，一般要求燃料电池对样气中的氧能有一个较高的响应值，即在样气中含有一定程度的氧时，能产生一个较高的电流强度，这就需要电级有一个强的反应效率。

燃料电池的测量信号与样气中的氧分压成正比关系，测量信号不但与样气中的氧浓度有关系，还与样气的压力成正比。因此必须使燃料电池尽可能处于稳压状态，读数才能够准确。如果大量氧分子进入了燃料电池内部，只有氧化反应完成后方能重新响应到样气中的氧分子含量，故此燃料电池具有氧读数上升速度较快但下降速度慢的特点。此时可适当增大样气流量，加大燃料电池内样气的置换速率，使传感器能更快地响应到样气中氧含量的读数。

测量氧的仪器种类繁多，根据仪器所产生信号方式的不同可分为∶ 化学电池式（原电池、燃料电池、赫兹电池）、浓差电池式 （氧化锆电池和变频极限电流池）和气相色谱法等。但在气体的过程分析系统及工业化生产及应用当中，燃料电池式氧气体分析仪由于其测量原理简单、维护操作简便、测量精度高、稳定性好等特点，特别适用于专业的气体生产和电子工业等行业。

燃料电池式氧气体分析仪的核心部件是传感器。传感器是一种将化学能转换成电能的装置，一般由阴极、阳极和电解质等组成。 当样气中的氧进入燃料电池后，将获取电子转换成离子态，再通过电解质的传递最终与阳极发生化学反应。反应物之一是样气中的氧，另一反应物是存储在电池中的阳极，综合反应是样气中的氧分子和阳极发生氧化反应，最终生成阳极材料的氧化物。这种反应类似于燃料电池的反应机理，因此称此类传感器为燃料电池式。在化学反应中，阳、阳极之间发生电子迁移，如用导线将共连接，将会有电流产生，该电流的大小与进入传感器中的氧分子数量成正比关系，因此只要准确测量出阳、阳极之问的电流便可得出样气中的氧含量。

工采网提供的英国SST 螺纹式高温氧化锆氧气传感器（O2传感器） － O2S－FR－T2－18C是氧化锆氧气传感器，敏感元件是氧化锆，采用两个氧化锆盘，在其中间是一个密封空间。其中一个盘起的功能是可逆氧气泵，依次充满样品气和抽空此小空间。另一个盘用于测量氧分压差比率，得到相对应的传感电压。氧化锆盘作为氧气泵运行时，需要的700 °C的温度由加热元件产生（配套的电路板O2I－FLEX－092可以提供加热和线性模拟量输出功能。）。氧气泵使小空间范围内达到额定的小值和大值压力所花的时间和环境中氧分压值具有对应关系。

螺纹式高温氧化锆氧气传感器（O2传感器）O2S－FR－T2－18C／B／A特性：

1）氧化范围： 2mbar－3bar

2）氧化锆检测元件

3）非消耗性技术

4）无需温度温度，无需参考气体

5）高精度

6）线性输出信号

7）与外部接口板配合工作

螺纹式高温氧化锆氧气传感器（O2传感器）O2S－FR－T2－18C／B／A产品参数：

文章来源：工采网

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