1、燃料電池法微量氧分析儀電化學(xué)氧分析儀電化學(xué)氧分析儀
微量氧分析儀（燃料電池電化學(xué)法）
采用*密封的燃料池氧傳感器是當(dāng)前上的測氧方法之一。燃料池氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構(gòu)成，浸沒在koh的溶液中。在陰極氧被還原成氫氧根離子，而在陽極鉛被氧化。
溶液與外界有一層高分子薄膜隔開，樣氣不直接進入傳感器，因而溶液與鉛電極不需定期清洗或更換。樣氣中的氧分子通過高分子薄膜擴散到氧電極中進行電化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的電流決定于擴散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的擴散速率又正比于樣氣中的氧含量，這樣，該傳感器輸出信號大小只與樣氣中的氧含量相關(guān)，而與通過傳感器的氣體總量無關(guān)。通過外部電路的連接，反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移即電流的大小與參加反應(yīng)的氧成正比例關(guān)系。采用此方法進行測氧，可以不受被測氣體中還原性氣體的影響，免去了許多的樣氣處理系統(tǒng)。它比老式“金網(wǎng)-鉛”原電池測氧更快速，不需要漫長的開機吹除過程，“金網(wǎng)-鉛”原電池樣氣直接進入溶液中，導(dǎo)致儀器的維護量很大，而燃料電池法樣氣不直接進入溶液中，傳感器可以非常穩(wěn)定可靠的工作很長時間。事實上，燃料電池氧傳感器是*免維護的。但是在使用過程中，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，確保其測試的準(zhǔn)確性，目前市面上的燃料電池電化學(xué)氧傳感器以英國city的傳感器比較穩(wěn)定。
2、氧化鋯微量氧分析儀
氧化鋯微量氧分析儀氧化鋯微量氧分析儀
微量氧分析儀（氧化鋯法）
氧化鋯傳感器的核心構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質(zhì)有zro2·y2o3，它由二元氧化物組成，其中，zro2稱為基體，y2o3稱為穩(wěn)定劑。zro2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體（螢石型），但當(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本w，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以當(dāng)在zro2中摻人一定量的穩(wěn)定劑y2o3時，由于y置換了zr的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據(jù)上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下（650℃以上）是氧離子的良好導(dǎo)體。在上述電池中，pt表示兩個鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質(zhì)的兩邊，兩種氧分壓為p''o2和p'o2的氣體分別通過電解質(zhì)的兩邊。作為氧傳感器，其中p''o2是參比氣，例如通人空氣（20.6%o2），p'o2是待測氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質(zhì)是良好的氧離子導(dǎo)體，上述電池便是一個典型的氧濃差電池。
在高溫下（650---850℃），氧就會從分壓大的p''o2一側(cè)向分壓小的p'o2側(cè)擴散，這種擴散，不是氧分子透過氧化鋯從p''o2側(cè)到p'o2側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在電池的p''o2側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，一個氧分子從鉑電極取得4個電子，變成兩個氧離子（o2-）進入電解質(zhì)，即：o2（p''o2）+4e→2o2-p''o2側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽極。這些氧離子進入電解質(zhì)后，通過晶體中的空穴向前運動到達右側(cè)的鉑電極，在電池的p'o2側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即：2o－4e→o（p'o2）p'o2側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電，成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極。這樣在兩個電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個電勢，稱之為氧濃差電動勢。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個電極連成電路時，負(fù)極上的電子就會通過外電路流到正極，再供給氧分子形成離子，電路中就有電流通過。
其池電勢由能斯特方程給出：
e=rt/4f×ln（p''o2/p'o2）
式中r為氣體常數(shù)，t為電池的熱力學(xué)溫度（k），f為法拉第常數(shù)．（1）式是在理想狀態(tài)下導(dǎo)出的，必須具有四個條件：（1）兩邊的氣體均為理想氣體；（2）整個電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中；（3）濃差電池是可逆的；（4）電池中不存在任何附加電勢。因此稱（1）式為氧化鋯傳感器的理論方程。由（1）式可見由于參比氣氧含量p''o2是已知的，因此測得e值后便可求得待測氣體氧含量p'o2值。
當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時，上式為：e=48.26lg（p''o2/p'o2）
由上式，在溫度700℃時，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣（20.6%）時，由濃差電池輸出電動勢e，就可以計算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。