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2.3 堿式燃料電池化學(xué)反應(yīng)過程
  當(dāng)樣氣中的氧分子從底部通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入電池后，在陰極獲取電子，與電解液中的水一起生成氫氧根離子，發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)∶
  （陰極）O2 +2H2O＋4e-→4OH-
  當(dāng)氧在陰極消耗的同時(shí)，陽(yáng)極鉛則與氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)不斷地被氧化，發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) ∶
（陽(yáng)極）Pb ＋4OH-→PbO+2H2O＋4e-
因此總反應(yīng)可以理解為∶ 2Pb ＋O2 →2PbO。
2.4 酸式燃料電池的特點(diǎn)
  酸式燃料電池種類也很繁多，其結(jié)構(gòu)形式與堿性燃料電池基本相同，也是由電解質(zhì)、陰極與陽(yáng)極組成，例如美國(guó) TELEDYNE 公司生產(chǎn)的 A-2C 型燃料電池式傳感器，其結(jié)構(gòu)組成與圖 1相同，但其陰極使用鍍金材料，電解質(zhì)使用 5% (體積分?jǐn)?shù)，下同）的醋酸和5% 的醋酸鉀混合溶液，而陽(yáng)極仍使用金屬鉛，化學(xué)化應(yīng)過程與堿式燃料電池一致。
3 燃料電池式微量氧氣體分析儀的應(yīng)用
  燃料電池式氧氣體分析儀的使用較為廣泛，既可用于測(cè)量微量氧，也可用于測(cè)量常量氧(區(qū)別在于滲透膜的厚度）。但在測(cè)量常量氧時(shí)其測(cè)量精度和長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性均不如磁式微量氧氣體分析儀，只適用于要求不高的場(chǎng)所。但在測(cè)量微量氧時(shí)，燃料電池式微量氧氣體分析儀則具有較大優(yōu)勢(shì)，測(cè)量下限可達(dá) 0.1 ×10-6，而磁式氧分析儀的測(cè)量下限一般為 0.1%。因此燃料電池式微量氧氣體分析儀一般應(yīng)用于專業(yè)的高純氣體生產(chǎn)以及對(duì)氧含量需精準(zhǔn)控制的電子生產(chǎn)廠家等。
  （1）堿式燃料電池式氧分析儀不可用于測(cè)量含有酸性氣體例如∶ 二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、氨氧化物、氰化氫、氯化氫）以及會(huì)與陰、陽(yáng)極物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的氣體。例如采用銀材質(zhì)作為陰極，鉛材質(zhì)作為陽(yáng)極，就應(yīng)避免樣氣中含有鹵素、氯和過氧化合物等，這些物質(zhì)會(huì)破壞電池原有的結(jié)構(gòu)和組成成分。
  （2）酸式燃料電池可用于測(cè)量含有二氧化碳的氣體，但不可用于測(cè)量含有堿性氣體的樣氣，以及會(huì)與陰、陽(yáng)極物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的氣體。
  （3）燃料電池的放電電流與溫度呈正指數(shù)關(guān)系，當(dāng)溫度升高時(shí)，電流將顯著增大，只有在恒溫條件下或進(jìn)行溫度補(bǔ)償方能確保測(cè)量的精確性。而由于燃料電池一般都在環(huán)境溫度下工作，因此絕大部分燃料電池均采用溫度補(bǔ)償方式來修正測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)工作溫度低于零度時(shí)，為防止電解液凍結(jié)而使導(dǎo)電性能降低，必須進(jìn)行加熱或保溫處理。
（4）相比裸露式燃料電池，隔膜式具有測(cè)量量程范圍更寬、抗污染能力更強(qiáng)、對(duì)樣氣流量變化不敏感等特點(diǎn)，得到更為廣泛的應(yīng)用。但隔膜式燃料電池在使用過程中應(yīng)避免發(fā)生樣氣超壓或壓力突變的現(xiàn)象，這些都將可能造成滲透膜破裂。而滲透膜一旦破裂，電解液就會(huì)滲出，傳感器立即失效。
（5）燃料電池的測(cè)量信號(hào)與樣氣中的氧分壓成正比關(guān)系，測(cè)量信號(hào)不但與樣氣中的氧濃度有關(guān)系，還與樣氣的壓力成正比。因此必須使燃料電池盡可能處于穩(wěn)壓狀態(tài)，讀數(shù)才能夠準(zhǔn)確。如果大量氧分子進(jìn)入了燃料電池內(nèi)部，只有氧化反應(yīng)完成后方能重新響應(yīng)到樣氣中的氧分子含量，故此燃料電池具有氧讀數(shù)上升速度較快但下降速度慢的特點(diǎn)。此時(shí)可適當(dāng)增大樣氣流量，加大燃料電池內(nèi)樣氣的置換速率，使傳感器能更快地響應(yīng)到樣氣中氧含量的讀數(shù)。
  （6）燃料電池式傳感器屬于原電池傳感器，無(wú)需外部供電，其電化學(xué)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。因此，當(dāng)樣氣中含有氧時(shí)，燃料電池就會(huì)存在消耗。氧含量越大，消耗越大，當(dāng)超過儀器的最大設(shè)計(jì)量程時(shí)，需停止分析儀工作。此時(shí)應(yīng)將燃料電池封閉或通入微量氧含量較低的氣體將傳感器保護(hù)起來，以防空氣中的氧滲透到傳感器，造成不必要的消耗。
（7）燃料電池的測(cè)量必須伴有電化學(xué)反應(yīng)才能進(jìn)行，因此燃料電池屬消耗型傳感器，具有一定的使用壽命。其使用壽命的長(zhǎng)短與被測(cè)氣體中的氧含量有很大的關(guān)系。即使是短期通入了高氧含量的氣體或是會(huì)與陰、陽(yáng)極材料發(fā)生反應(yīng)的氣體，都有可能會(huì)大大縮短使用壽命或直接使其失效。因此一般生產(chǎn)廠家都會(huì)在燃料電池內(nèi)填充足夠量的陽(yáng)極材料，以便獲得一個(gè)較大的電化學(xué)反應(yīng)容量。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)燃料電池使用壽命的末期到來時(shí)，并非是陽(yáng)極材料完全被氧化，而是在陽(yáng)極生成的氧化物覆蓋在了陽(yáng)極材料的表面，或是在陰極表面水分散失，使電化學(xué)反應(yīng)無(wú)法再繼續(xù)進(jìn)行。一旦如此，各種廠家生產(chǎn)的燃料電池所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象也各不相同，有些為持續(xù)的讀數(shù)上升，而有些則表現(xiàn)為讀數(shù)下降。這都有賴于燃料電池的設(shè)計(jì)及使用過程的控制，應(yīng)嚴(yán)格按照廠家的技術(shù)說明來判斷，不能一概而論。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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