溶氧儀有兩種類型:極譜型和原電池型。極譜型:電極中,由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5~1.5伏的極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面,在電極上發(fā)生如下反應。
陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時,陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
在正常情況下,上述還原-氧化反應產生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比??捎孟率奖硎荆?/span>
i∞=nFA(Pm/L)Cs
式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴散電流
n-得失電子數
F-法拉第常數(96500 庫侖)
A-陰極表面積(平方厘米)
Pm-薄膜的滲透系數(厘米2/秒)
L-薄膜的厚度(厘米)
Cs-溶解氧濃度(ppm)
當溶氧電極結構和薄膜確定之后,式中A、Pm、L、n等均為常數。令K= nFA(Pm/L),則上式中:i∞=KCs。
因此可見,只要測得擴散電流i∞,即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響,各型號產品采用各自技術進行補償。
原電池型:當外界氧分子透過薄膜進入電極內相到達陰極的三相界面時,產生下式反應。
銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時,鉛陽極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子,并同時向外電路獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕,生成鉛酸氫鉀,同時向外電路輸出電子。接通外電路之后,便有信號電流通過,其值與溶氧濃度成正比。
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