主题:【第八届原创】拆解日本理研ES-81一氧化碳传感器

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sc360xp
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日本理研是电化学传感器研制开发能力很强的国际性公司之一,其CO-82便携式一氧化碳检测仪在80年代就进入我国。今天拆解该仪器使用的CO传感器。
一、仪器外貌
CO-82便携式一氧化碳检测仪,装在皮套内,便于携带:


这是传感器,安装在仪器顶部的旋转插槽内,装卸比较方便:

二、传感器
取下传感器,该传感器采用二电极电化学CO传感器,型号ES-81,已经失效,内部的电解液泄漏并干涸了:

电解液泄漏点在工作电极引线处,这是早期许多采用液体电解质电化学传感器的通病:


该传感器结构图如下:

传感器工作机理:
CO气体通过传感器顶部气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时,在工作电极的催化作用下,一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为:
      CO+H2O→CO2+2H++2e-
    在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子,通过电解液转移到与工作电极相隔一定距离的对电极上,与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为:
      1/2 O2+2H++2e-→H2O
  因此,传感器内部发生了氧化-还原的可逆反应,其化学反应式为:
      2CO+2O2 →2CO2
    这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着,并在电极间产生电位差。当被检测气体浓度发生变化时,传感器的输出电流也随之成正比变化,这个电信号经电路处理、显示并报警。
三、传感器拆解
1、这是传感器封装后,电解液的加注孔:

用钢锯片锯开顶部气孔板:

第一层是滤网:



黄色的是垫片,控制内部气孔与气体接触面积:

内部气孔下面是工作电极的白色透气膜,其背面是工作电极:

2、拆底部的电接触片:

打开底部,内部中心是对电极通气孔:

锯断电解液仓:

内部有一只吸附电解质纤维柱,已经没有流动的电解液:

底部中心的黑色部分是对电极,白色部分是电解质毡垫片:

取出毡垫片,吸满了电解液,其功能是连接电极与电解质纤维柱:

看见对电极(不小心把表面刮了一下,露白了):


对电极正面:

对电极背面(即电极基体),是白色的高分子透气膜。透气膜只透过气体,阻挡电解液,通常采用化学惰性极佳、且具有憎水性的聚四氟乙烯(PTFE):

对电极低倍显微图片:

(未完,楼下继续!)
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sc360xp
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(接楼上,继续发)
为了减少电阻和防止锈蚀,底部电接点焊片是铜基镀金,引线是铂线:

该仪器采用液体电解质(主要成分是硫酸),工作电极与对电极用吸满电解液的纤维柱连接(半固态,保持工作电极与对电极的离子、电子迁移通道联通)。该结构使传感器内部形成稳定的环境,可以缓冲外界的变化,提高传感器的可靠性。从电解液仓中取出电解质纤维柱:

电解液仓,作为少量液体电解质的储存室,补充纤维柱中的电解质:

吸满了电解液的纤维柱,是将一种亲水性的多孔材料(又称为灯芯材料)浸泡在硫酸中来形成的,该材料有很好的耐酸腐蚀性质(通常用聚苯乙烯磺酸膜、玻璃纤维膜等):


将纤维柱吸水后挤出,用PH试纸测,酸度还很高:

对电极侧的零件:

3、再锯去传感器顶部的第二层通气孔:

看见黑色的工作电极:


工作电极(包括对电极)是一层黑色物质,使用铂黑(铂的一种高纯微粉)加其它成分压制而成,催化作用极佳:

工作电极低倍显微图片:


工作电极背面(即电极基体),同样是一层白色高分子透气膜:

用万用表电阻档测量工作电极,电阻为零,是良好导体:

用万用表电阻档测量敷在工作电极表面的毡垫片,由于吸满了电解液,有一定导电性:

工作电极侧的零件:

4、传感器全部零件图:

四、结束语
二电极电化学传感器,结构简单,成本低,属于易耗品。国外产品质量好、价格高,其核心技术是电极材料和制造工艺。国内产品的质量近年来也不断提升,性价比很高。由于二电极电化学传感器在两个电极上发生的反应都会使电极极化,这使得极间电位难以维持恒定,因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。因此,多电极电化学传感器被开发出来,运用到要求较高的场合。
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2015/7/1 13:40:52 Last edit by sc360xp
titi
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sc360xp
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原文由 titi(carollee) 发表:
楼主发在一个主题帖中,大家看起来更方便啊~
图片有点多,编辑有点乱,就分层发了,以后尽量发在一层内。
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2015/7/1 13:45:01 Last edit by sc360xp
名字长了容易引起注意
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sc360xp
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原文由 名字长了容易引起注意(gzlk650) 发表:
除了暴力拆解,没有其他的拆解办法吗?
从传感器结构看,不提供拆解。该传感器已损坏,暴力拆解供坛友们对其结构看得更清楚。
dooby
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支持这种图文并茂的菜鸟都能懂的分享
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tjssg
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感谢这种实际的拆解讲解,比起理论原理的枯燥无味要好很多!
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qdweichao
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感谢提供图文并茂的讲解,但是不建议这么暴力,还要考虑到安全性能,里面的电解液有剧毒,要注意安全,不过还是支持你的文章。
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xuezi6473
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建议拆解时就带手套。某些电解液是有毒的。
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