儀表主要分為壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、記錄儀表和分析儀表等,在分析儀表中氧化鋯分析儀http://m.dourunhe.cn/products-detail.asp?cpid=329占主主要市場,小編為大家仔細(xì)講述氧化鋯分析儀的導(dǎo)電機理與測量原理。
電解質(zhì)溶液靠離子導(dǎo)電,具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體物質(zhì)稱為固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)是離子晶體結(jié)構(gòu),靠空穴使離子運動導(dǎo)電,與P型半導(dǎo)體空穴導(dǎo)電的機理相似。純氧化鋯(ZrO2)不導(dǎo)電,摻雜比例的低價金屬物作為穩(wěn)定劑,如氧化鈣(CaO2)、氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3),就具有高溫導(dǎo)電性,成為 氧化鋯固體電解質(zhì)。
加入穩(wěn)定劑后,氧化鋯就會具有很高的離子導(dǎo)電性,因為摻有少量CaO2的ZrO2混合物,在結(jié)晶過程中,鈣離子進入立方晶體中,置換了鋯離子。由于鋯離子是+4價,而鈣離子是+2價,一個鈣離子進入晶體,只帶入了一個氧離子,而被置換出來的鋯離子帶出了兩個氧離子,結(jié)果,在晶體中便留下了一個氧離子空穴。
氧化鋯分析儀的測量原理:在一個高致密的氧化鋯固體電解質(zhì)的兩側(cè),用燒結(jié)的方法制成幾微米到幾十微米厚的多孔鉑層作為電極,再在電極上焊上鉑絲作為引線,就構(gòu)成了氧濃差電池,如果電池左側(cè)通入?yún)⒈葰怏w(空氣),其氧分 壓為p0;電池右側(cè)通入被測氣體,其氧分壓為p1(未知)。設(shè)p0 > p1,在高溫下,氧就會從分壓大的p0一側(cè)向分壓小的p1側(cè)擴散,這種擴散,不是氧分子透過氧化鋯從P0側(cè)到P1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P0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),P0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P1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P1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。氧濃差電動勢的大小,與氧化鋯固體電解質(zhì)兩側(cè)氣體中的氧濃度有關(guān)。據(jù)此我們就可以知道被測氣體中的氧含量。在特定的溫度下氧的體 積分?jǐn)?shù)%O2與氧濃差電勢(mV)存在特定的對應(yīng)關(guān)系。