Prinsip Deteksi Sensor Elektrokimia CO pada Detektor Gas
Sensor gas karbon monoksida digunakan bersama dengan alarm dan merupakan komponen pendeteksi inti dalam alarm. Hal ini didasarkan pada prinsip elektrolisis potensial konstan. Ketika karbon monoksida berdifusi ke dalam sensor gas, terminal keluarannya menghasilkan keluaran arus, yang disuplai ke sirkuit pengambilan sampel di alarm, yang berperan dalam mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Ketika konsentrasi gas berubah, arus keluaran sensor gas juga berubah secara proporsional. Sirkuit perantara alarm mengubah dan memperkuat output untuk menggerakkan perangkat eksekusi yang berbeda, menyelesaikan fungsi deteksi dan alarm suara, cahaya, dan listrik. Bersama dengan perangkat kontrol yang sesuai, ia membentuk sistem alarm deteksi atau pemantauan lingkungan.
Ketika gas karbon monoksida berdifusi ke permukaan elektroda kerja melalui pori-pori pada kulit terluar dan membran bernapas, gas tersebut mengalami oksidasi pada elektroda kerja di bawah aksi katalitik dari elektroda kerja. Rumus reaksi kimianya adalah:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
Ion H+ dan elektron yang dihasilkan oleh reaksi oksidasi pada elektroda kerja dipindahkan ke elektroda lawan pada jarak tertentu dari elektroda kerja melalui elektrolit, dan mengalami reaksi reduksi dengan oksigen di dalam air. Rumus reaksi kimianya adalah:
1/2O2+2H++2e-→H2O
Oleh karena itu, reaksi oksidasi-reduksi yang dapat dibalik terjadi di dalam sensor. Rumus reaksi kimianya adalah:
2CO+2O2 →2CO2
Reaksi oksidasi-reduksi yang dapat dibalik ini selalu terjadi antara elektroda kerja dan elektroda lawan, dan menghasilkan beda potensial di antara elektroda-elektroda tersebut.
Namun, karena polarisasi elektroda yang disebabkan oleh reaksi yang terjadi pada kedua elektroda, sulit untuk mempertahankan potensial antar elektroda yang konstan, yang juga membatasi kisaran konsentrasi karbon monoksida yang dapat dideteksi.
Untuk mempertahankan potensial antar elektroda yang konstan, kami menambahkan elektroda referensi. Dalam sensor gas elektrokimia tiga elektroda, terminal keluaran mencerminkan perubahan potensial antara elektroda referensi dan elektroda kerja. Karena elektroda referensi tidak berpartisipasi dalam reaksi oksidasi atau reduksi, ia dapat mempertahankan potensial konstan antara elektroda (yaitu potensial konstan), dan perubahan potensial berhubungan langsung dengan perubahan konsentrasi karbon monoksida. Ketika sensor gas menghasilkan arus keluaran, besarnya sebanding dengan konsentrasi gas. Dengan menggunakan sirkuit eksternal untuk mengukur arus keluaran sensor melalui kabel elektroda, konsentrasi karbon monoksida dapat dideteksi dengan rentang pengukuran linier yang luas. Dengan cara ini, dengan menghubungkan sirkuit perolehan sinyal eksternal dan sirkuit konversi dan keluaran yang sesuai ke sensor gas, gas karbon monoksida dapat dideteksi dan dipantau.
