氧化鋯氧氣分析儀,又稱(chēng)氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì)、氧化鋯氧量表,主要用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度,同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì),這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。
氧化鋯氧量分析儀廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的燃燒監(jiān)視與控制過(guò)程,并且?guī)椭餍袠I(yè)領(lǐng)域取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能效果。應(yīng)用領(lǐng)域包括能耗行業(yè),如鋼鐵業(yè)、電子電力業(yè)、石油化工業(yè)、制陶業(yè)、造紙業(yè)、食品業(yè)、紡織品業(yè),還包括各種燃燒設(shè)備,如焚燒爐、中小型鍋爐等。
氧化鋯氧氣分析儀測(cè)量原理:在氧化鋯電解質(zhì)(ZrO2管)的兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑(Pt)電極,在一定溫度下,當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí),高濃度側(cè)(空氣)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子O2-,使該電極帶正電,O2-離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)的Pt電極上放出電子,轉(zhuǎn)化成氧分子,使該電極帶負(fù)電。兩個(gè)電極的反應(yīng)式分別為:
參比側(cè):O2+4e——2O2-
測(cè)量側(cè):2O2--4e——O2
這樣在兩個(gè)電極間便產(chǎn)生了一定的電動(dòng)勢(shì),氧化鋯電解質(zhì)、Pt電極及兩側(cè)不同氧濃度的氣體組成氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。兩級(jí)之間的電動(dòng)勢(shì)E由能斯特公式求得:可
E= (1)
式中,EmV―濃差電池輸出,
n 4―電子轉(zhuǎn)移數(shù),在此為
R理想氣體常數(shù),8.314 W·S/mol —
T (K) F96500 C;PP1——待測(cè)氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)0——參比氣體氧濃度百分?jǐn)?shù) —法拉第常數(shù),—溫度
該分式是氧探頭測(cè)氧的基礎(chǔ),當(dāng)氧化鋯管處的溫度被加熱到600℃~1400℃時(shí),高濃度側(cè)氣體用已知氧濃度的氣體作為參比氣,如用空氣,則P,將此值及公式中的常數(shù)項(xiàng)合并,又實(shí)際氧化鋯電池存在溫差電勢(shì)、接觸電勢(shì)、參比電勢(shì)、極化電勢(shì),從而產(chǎn)生本地電勢(shì)CmV)實(shí)際計(jì)算公式為:(0 =20.6%
EmV)=0.0496Tln(0.2095/P1)±CmV)((
C本地電勢(shì)(新鎬頭通常為±1mV) =
可見(jiàn),如能測(cè)出氧探頭的輸出電動(dòng)勢(shì)E和被測(cè)氣體的溫度T,即可算出被測(cè)氣體的氧分壓(濃度)P1 ,這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測(cè)原理。