(เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจน ESEGAS Zirconia)

เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนเซอร์โคเนีย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น การควบคุมการเผาไหม้ การตรวจสอบก๊าซไอเสีย และโลหะวิทยา แต่สิ่งใดที่ทำให้เครื่องมือเหล่านี้มีความน่าเชื่อถือในการวัดออกซิเจน คำตอบอยู่ที่คุณสมบัติเฉพาะตัวของ เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (เซอร์โคเนีย ZrO2) และหลักการไฟฟ้าเคมีที่เรียกว่า สมการ Nernst.

การนำไฟฟ้าไอออนออกซิเจนของเซอร์โคเนีย

เซอร์โคเนียเป็นวัสดุเซรามิกเนื้อแข็งที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยม ตัวนำไอออนออกซิเจน ที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 600°C ถึง 800°C เมื่อได้รับความร้อน โครงตาข่ายผลึกของเซอร์โคเนียจะช่วยให้ไอออนออกซิเจน (O²⁻) เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในโครงสร้างแข็ง

การนำไฟฟ้าของไอออนิกนี้เป็นรากฐานของการทำงานของเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์เซอร์โคเนียทั่วไปประกอบด้วยท่อหรือแผ่นเซอร์โคเนียขนาดเล็กเคลือบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัมที่มีรูพรุนทั้งสองด้าน 

เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนแตกต่างกันทั้งสองด้านขององค์ประกอบเซอร์โคเนีย ไอออนของออกซิเจนจะเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ของแข็งจากด้านที่มีความดันออกซิเจนสูงกว่าไปยังด้านที่มีความดันออกซิเจนต่ำกว่า การเคลื่อนที่ของไอออนนี้จะสร้างศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง

บทบาทของสมการเนิร์นสท์

แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของไอออนออกซิเจนนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความแตกต่างของความเข้มข้นของออกซิเจนระหว่างสภาพแวดล้อมของก๊าซทั้งสอง ซึ่งเรียกว่า ก๊าซอ้างอิง และ ตัวอย่างก๊าซความสัมพันธ์นี้ได้รับการอธิบายโดยสมการ Nernst:

ที่ไหน:

• E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้น (EMF)
• R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล
• T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ (เป็นเคลวิน)
• F คือค่าคงที่ฟาราเดย์
• PO2(อ้างอิง) คือความดันบางส่วนของออกซิเจนในก๊าซอ้างอิง (มักเป็นอากาศ)
• PO2(วัด) คือความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซตัวอย่าง

โดยการวัดค่า EMF Eและเมื่อทราบอุณหภูมิและความเข้มข้นของออกซิเจนอ้างอิง เครื่องวิเคราะห์ก็สามารถคำนวณความเข้มข้นของออกซิเจนที่ไม่ทราบค่าในก๊าซตัวอย่างได้

การใช้งานจริง

เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนเซอร์โคเนียมีคุณค่าสำหรับ ตอบสนองอย่างรวดเร็ว, ความแม่นยำสูงและ มั่นคงในระยะยาวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่มีอุณหภูมิสูงหรือก๊าซกัดกร่อน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบออกซิเจนแบบเรียลไทม์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ ลดปริมาณอากาศส่วนเกิน และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงในหม้อไอน้ำ เตาเผา และเตาเผา

สรุป

การขอ เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนเซอร์โคเนีย ผสมผสานวิทยาศาสตร์วัสดุเข้ากับหลักการไฟฟ้าเคมีเพื่อให้การวัดค่าออกซิเจนที่แม่นยำและเชื่อถือได้ โดยอาศัยการนำไฟฟ้าของไอออนออกซิเจนของเซอร์โคเนียและสมการเนิร์นสต์ เทคโนโลยีนี้จึงยังคงมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการควบคุมการปล่อยมลพิษในอุตสาหกรรมต่างๆ