微量氧分析儀（燃料電池式）

燃料電池是指原電池中的一種類型。原電池式氧分析儀(yi) 中的電化學反應可以自發地進行，不需要外部供電，其綜合反應是氣樣中的氧和陽極發生氧化反應，反應的結果生成陽極氧化物，這種反應類似於(yu) 氧的燃料反應，所以這類原電池也稱為(wei) “燃料電池”，以便與(yu) 其他類型的原電池相區別，安裝有這類原電池的分析儀(yi) ，我們(men) 稱之為(wei) 燃料電池分析儀(yi) 。由於(yu) 陽極在反應中不斷消耗，因而電池需要定期更換。

常見的化學燃料電池結構圖（酸性）

1—FEP製成的氧擴散膜；2—電解液（乙酸）；3—用於(yu) 溫度補償(chang) 的熱敏電阻和負載電阻；4—外電路信號輸出；5—石墨陽極；6—金陽極

燃料電池式氧分析儀(yi) ，既可以測量微量氧，也可以測量常量氧。若需要測量常量氧，其測量測量精度和長期使用的穩定性肯定不如順磁氧效果好，且電池的壽命因與(yu) 氧濃度有關(guan) ，所以測量常量氧，其壽命也較短。因此，它測量常量隻適合一般要求不高的場合。而測量微量氧，則是這類儀(yi) 器的優(you) 勢所在，它測量微量氧的下限為(wei) PPM級，而順磁氧為(wei) ：0.1%（1000PPM）O2，精度高的順磁氧也隻能達到0.01%（100PPM）O2。

過去，燃料電池的電解質均采用電解液，近20年來，由於(yu) 固體(ti) （糊狀）電解質應用於(yu) 燃料電池，為(wei) 了便於(yu) 區分，我們(men) 將前者稱之為(wei) 液體(ti) 燃料電池，後者稱之為(wei) 固體(ti) 燃料電池。兩(liang) 者相比，固體(ti) 燃料電池比液體(ti) 燃料電池有一定的*性，但固體(ti) 能否取代液體(ti) ，尚難預料！

在液體(ti) 燃料電池中，我們(men) 根據燃料電池的性質，又將液體(ti) 燃料電池分為(wei) 堿性燃料電池和酸性燃料電池。

5.1堿性液體(ti) 燃料電池氧傳(chuan) 感器

堿性液體(ti) 燃料電池由銀電極+鉛電極+KOH堿性電解液組成，適合於(yu) 一般場合，既可測微量氧，也可測常量氧。當樣品氣中含有酸性成分（如CO2、H2S、CL2、SO2、NOX等）時，會(hui) 與(yu) 堿性電解液起中和反應並對銀電極有腐蝕作用，造成電解池性能的衰變，出現響應時間變慢、靈敏度降低等現象，因此它不適合酸性成分的氣體(ti) 測量。

堿性液體(ti) 燃料電池的結構和工作原理圖

上圖為(wei) 一款edyne公司的堿性液體(ti) 燃料電池氧傳(chuan) 感器的原理結構。它是由銀電極+鉛電極+KOH堿性電解液組成，接觸金屬片作為(wei) 電極引線分別與(yu) 陰極和陽極相連，電解液通過上表麵陰極的眾(zhong) 多圓孔外溢形成薄薄的一層電解質，電解質薄層的上麵覆蓋了一張可以滲透氣體(ti) 的聚四氟乙烯（PTFE）膜。

樣品氣經過滲透膜進入薄層電解質，氣樣中的氧在電池中進行下述電化學反應：

銀陰極：O2+2H2O+4e^－→4OH^－

   鉛陽極：2Pb+4OH^－→2PbO+2H2O+4e^－

   電池綜合反應：O2+2Pb→2PbO

此反應是不可逆的，OH-離子流產(chan) 生的電流與(yu) 樣品氣中的氧的濃度成比例。在沒有氧存在時，不會(hui) 發生反應，也不會(hui) 產(chan) 生電流，傳(chuan) 感器零點。陽極的鉛（Pb）在反應中不斷變成氧化鉛，直到鉛電極耗盡為(wei) 止，就象某些燃料被氧化燒盡一樣。

5.2燃料電池式使用注意事項：

①燃料電池的壽命與(yu) 所測氧的濃度有關(guan) ，濃度越大，陽極消耗越多，電池壽命越短。一旦電池達到壽命，讀數銳減為(wei) 零，此時應更換燃料電池。

②儀(yi) 器正常維護量較小，通常3個(ge) 月量程氣單標一次即可。接近電池壽命耗盡的時候，可通過讀數變化或標定時，電位補償(chang) 的圈數來判斷，新電池一般為(wei) 4圈左右，快耗盡的電池，一般在7圈以上，一旦達到7圈，就應考慮更換電池，否則，其後的測量數值就會(hui) 明顯不準且反應速度慢。

③電池的正常壽命一般為(wei) 半年左右，從(cong) 出廠日算起，常備的備用電池要考慮時效性，不要一味儲(chu) 存燃料電池。

④燃料電池的儲(chu) 存，將燃料電池密封袋置於(yu) 充氮保護中。需要更換時再打開密封袋。
注意：備用的燃料電池的短路環應插入短路端中，一旦取下短路環，需將電池迅速裝入分析儀(yi) 測量腔中。

⑤分析儀(yi) 停用期間，使用零點氮氣進行吹掃保護或將儀(yi) 器測量腔兩(liang) 端的截止閥關(guan) 閉。

注意1：通常零點氮氣的吹掃保護，要比關(guan) 閥保護效果要好，建議采用此招。

注意2：高含量的氧（包括空氣）滲入燃料電池測量腔，對燃料電池的壽命影響極大，千萬(wan) 要注意！