氧化锆测氧原理及维护使用

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:446

高志强，肖立等

一、前言　　
　　1989年能斯特（nernst）发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。从此氧化锆成为研究和开发应用最普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1s～0.2s)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600℃～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。

二、氧探头的测氧原理
　　图1为氧探头测氧原理示意图。在氧化锆电解质(zro₂管)的两侧面分别烧结上多孔铂（pt）电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧(空气)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子o^2-，使该电极带正电，o^2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧的pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。两个电极的反应式分别为：
参比侧：o₂+4e——2o^2-
测量侧：2o^2-－4e——o₂

这样在两个电极间便产生了一定的电动势，氧化锆电解质、pt电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池。两级之间的电动势e由能斯特公式求得：可

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一、前言　　
　　1989年能斯特（nernst）发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。从此氧化锆成为研究和开发应用最普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1s～0.2s)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600℃～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧探头的测氧原理
　　图1为氧探头测氧原理示意图。在氧化锆电解质(zro₂管)的两侧面分别烧结上多孔铂（pt）电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧(空气)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子o^2-，使该电极带正电，o^2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧的pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。两个电极的反应式分别为：
参比侧：o₂+4e——2o^2-
测量侧：2o^2-－4e——o₂
这样在两个电极间便产生了一定的电动势，氧化锆电解质、pt电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池。两级之间的电动势e由能斯特公式求得：可
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