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648-固态电解质SO₂传感器技术原理与应用.docx

资料介绍

固态电解质SO₂传感器技术原理与应用

引言

二氧化硫(SO₂)是主要的大气污染物之一,主要来源于化石燃料燃烧和工业生产过程。SO₂对人体呼吸系统造成严重危害,同时也是形成酸雨的主要前体物。固态电解质SO₂传感器以其高灵敏度、良好的选择性和耐高温特性,在工业烟气排放监测和环境空气质量监测中具有重要应用价值。本文系统介绍固态电解质SO₂传感器的传感机理、材料体系、结构设计及典型应用。

传感机理

平衡电位型

平衡电位型SO₂传感器采用硫酸盐或金属氧化物辅助相,通过测量SO₂与辅助相反应产生的电位差来检测SO₂浓度。典型结构为:

Pt, SO₂, O₂ | MSO₄ | 固体电解质 | O₂, Pt

其中,MSO₄为金属硫酸盐(如Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄),在电极上发生如下反应:

 

传感器电动势满足能斯特方程:

 

混合电位型

混合电位型SO₂传感器利用SO₂在电极上的非平衡电化学反应产生混合电位信号。与平衡电位型相比,混合电位型传感器无需辅助相,结构更简单,响应速度更快。在YSZ或NASICON电解质上,工作电极对SO₂具有催化活性,SO₂氧化反应与氧还原反应竞争形成混合电位。


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