氧含量分析仪的电化学法中，燃料电池型的工作原理

燃料电池型氧传感器属于电化学氧分析技术，内部是一个无外加供电的原电池结构，依靠氧气扩散进入电池内部发生氧化还原反应，自发产生与氧浓度成正比的电信号，不需要外部施加激励电压。

 

传感器内部包含阴极、阳极以及固态或者液态电解质，阳极一般选用铅等易氧化金属，阴极采用透气贵金属催化电极，电解质提供离子传导通道。待测气体通过透气膜进入传感器腔体，透气膜起到限制气体扩散速率的作用，保证进入反应区的氧气流量稳定，降低气体流速、压力波动带来的干扰。

 

氧气扩散到达阴极表面，在催化作用下发生还原反应，得到电子；电子经由外部回路流向阳极，阳极材料发生氧化反应释放电子，同时离子在电解质内部迁移，形成完整的电流回路。整个电池产生的输出电流大小，在限定条件下与扩散至阴极的氧气摩尔浓度呈线性关系。

 

外部电路采集这个电流信号，经过信号放大、温度补偿处理后，仪器换算输出对应的氧含量数值。因为输出信号由化学反应自发产生，所以也常被称为伽伐尼电池式氧传感器。

 

该类型传感器存在消耗型特性，阳极金属会持续参与氧化反应，随着使用不断被消耗，存在固定使用寿命，寿命和氧气暴露总量相关，高氧环境下会加速消耗。同时温度会影响反应速率与气体扩散速度，仪器必须配套温度补偿电路，减少温度漂移。透气膜还会受到水汽、部分酸性气体影响，容易造成膜堵塞或者电极中毒，所以高湿、含腐蚀性气体工况需要增加前置预处理。

 

燃料电池型氧含量分析仪结构简单，响应速度较快，体积小巧，适合在线或者便携式设备，测量范围多为微量到常量氧。但不能在高浓度氧化性、强腐蚀性烟气中长期使用，且需要定期校准与到期更换传感器。