3电极电化学传感器参考电路
3电化学三电极体系
3电化学三电极体系work Information Technology Company.2020YEAR.3电化学三电极体系电化学传感器中用得最多的是三电极体系，对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。
三个电极组成两个回路，工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路，用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路，用来测电极的电位。
图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图，辅助电极又叫对电极(counter electrode )，它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路，保持电流的畅通稳定，就好比电路里需同时具备火线和零线一样，由此可见，对电极在电化学测试体系中不可或缺。
对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。
对电极的表面积比工作电极的表面积要大，这样就能降低加在对电极上的电流密度，使它在检测过程中不容易被极化。
常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。
参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位，且接近理想不极化的电极，基本上没有电流通过它。
在电化学检测的三电极体系中，参比电极一方面在热力学上提供参比，另一方方面则是将工作电极隔离起来。
为了满足电化学检测体系的需要，参比电极必须是良好的可逆电极，且电极电势要符合能斯特方程，在很小的电流流经过后，电极的电势能快速回到原状，当然电势的稳定和重现性必须很好。
常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”，’‘]。
其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。
甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十2C1"，而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl"，从反应式中可看出，二者的电位皆与氯离子的浓度有关。
电化学气体传感器工作原理及电路图
两个电极的反应方程式可以结合起来并简化成总的电池反应。例如在一氧化碳的情况下，总个电池反 应可写成：
2CO+O2→2CO2
这一总方程式说明供应给传感器的气体是反应的燃料，逸出的气体则是反应的产品。换言之，传感器仅 仅是反应的催化剂，它的任何一部分都没有消耗（氨和氰化氢除外，见后）。
注：氨和氰化氢使用了一种新型电解液。其反应机理不象通常的那些传感器那样直接的氧化或者还原。 这对传感器的性能有重要的影响，特别是对其输出漂移和使用寿命。这类传感器适宜于检漏，而不适宜于 高浓度和连续检测在第一部分所列该类传感器的特中援引了每月总的目标气接受量不宜超过的特定水平 值。
大部分有毒气体传感器（3/4/7 系列）均属三电极系统。由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能 提高传感器的选择性和改进其响应性能。这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。电 路可以作成体积很小的低功耗装置。本章后部将提供一些与此有关的电路。
四电极系统 图1
三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7 系列）。这一类型的传感器增加了另 一个工作电极，称之为辅助电极。辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选 择性。用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。
氰化氢（HCN）： 2HCN+Au→HAu(CN)2+H++e氯化氢（HCL）： HCL→1/2CL2+H++e氧化乙烯（C2HO）：C2H4O+2H2O→C2H4O3+4H++4e-
臭氧（O3）： O3+2H++2e-→O2+H2O
氨（NH3）： 12NH3+L2+6H2O→2LO3+12NH4++10e-
HoneywellS系列气体传感器应用电路pdf
Honeywell S系列气体传感器使用指南Honeywell S系列气体传感器使用1. CLE三电极电化学传感器对于三电极电化学传感器，每一个电极都有特殊的用途：感应电极（S），用来氧化或还原气体，并产生与该气体浓度成比例的电流。
参考电极（R），用来稳定感应电极电动势。
对于没有偏压的传感器，感应电极电动势必须与参考电极电动势保持一致。
对于有偏压的传感器，感应电极电动势相对参考电极电动势有一定程度的偏离。
对电极（C），用来还原或氧化感应电极上被氧化或还原的物种，与感应电极一起形成电化学电路。
对电极的电动势允许随着气体浓度的增加而漂移。
对于三电极传感器，其电势是感应电极、参考电极和对电极电势之和。
所有的三电极电化学传感器在推荐的工作气体浓度范围内输出信号与气体浓度成线性关系，可以用下面的公式来计算：输出信号(uA) = 灵敏度(uA/ppm) ×气体浓度(ppm) 对于无偏压的电化学传感器，感应电极和参考电极的电势差应该为零(<15 mV)。
对电极电动势允许漂移并随着感应电流的产生发生极化。
极化的程度取决于时间和气体浓度。
一旦极化电动势达到1.05 V，对电极就不再极化。
这意味着对一个无偏压电化学传感器，其最大理论电池电压是1.05 V。
对于有偏压的电化学传感器，参考电极和对电极电动势跟无偏压的电化学传感器一样，但是其感应电极电动势和参考电极电动势之差大于零。
推荐的偏压设置为：ETO: +300 mV;NH3: +300 mVNO: +300 mV;HCl: +200 mV;O2: -600 mV.因此，对于有偏压的电化学传感器，其最大理论电池电压是1.35 V。
实际上，在有偏压操作的电化学传感器上，其电池电压一般小于1.2 V。
为了保证Honeywell S系列电化学传感器能正常工作，必须给传感器一个合适的电路。
不论对于无偏压还是有偏压的电化学传感器，感应电极上被氧化的气体，如CO，H2S, PH3, ETO和HCN，其输出信号值是正值，相反的，感应电极上被还原的气体，如NO2和Cl2等，其输出信号值为负值。
电化学气体传感器工作原理及电路图
当敏感电极暴露在目标气体中时，将会产生一个增加的讯号，其大小与气体浓度成正比。所有目标气 体都在敏感电极 上反应，因而辅助电极上信号保持不变（即处于其基线水平）。这样尽管基线与校准时的 水平相比有所漂移，只要从讯号中减去这一基线信号值就可以得到补偿了基线的输出值，它完全是由暴露 的气体产生的。
硫化（H2S）： H2S+4H2O→H2SO4+8H++8e二氧化硫（SO2）：SO2+2H2O→H2SO4+2H++2e
一氧化氮（NO）： NO+2H2O→HNO3+3H++3e
二氧化氮（NO2）：NO2+2H++2e-→NO+H2O
氢（H2）：
H2→2H++2e-
氯（CL2）：
CL2+2H++2e-→2HCL
1
0.5
1(5)
0.5
1
0.5
Chiorine dioxide
0.3
0.1
0.2(5)
0.1
0.3
0.1
Hydrogen (5)
---
---
---
---
---
---
Hห้องสมุดไป่ตู้drogen cyanide
10
---
20(30) 10
4.7
---
Hydrogen chlored
5
---
10(5)
5
5
三电极体系的eis等效电路
三电极体系的EIS等效电路一、引言电化学阻抗谱（E lec t ro ch em ic al Im ped a nc eS pe ct ro sc opy,EI S）是一种常用的分析电化学体系的方法。
在E IS实验中，电极与电解质接触，通过施加不同频率的交流电压信号，测量电流响应，从而得到电化学体系的阻抗谱。
为了更好地理解和解读EI S的结果，研究者们提出了多种等效电路模型，其中三电极体系的等效电路模型是研究电极和电解质界面相互作用的基础。
二、三电极体系概述三电极体系是电极表面、电解质溶液和参比电极之间相互作用的系统。
它由工作电极、参比电极和计数电极组成。
工作电极负责催化电化学反应，参比电极则提供参考电位，计数电极用于测量电流。
三电极体系广泛应用于腐蚀研究、电化学传感器、电解水等多个领域。
三、E I S实验原理E I S实验通过在电极与电解质界面施加交流电压信号，并测量响应的电流信号，从而得到阻抗谱。
阻抗谱由实部（re si st an ce）和虚部（r ea ct an ce）组成。
实部表示了电解质中的电阻效应，而虚部则与电极和电解质界面的电化学反应有关。
四、三电极体系的等效电路模型为了更好地描述和解释E IS实验结果，研究者们提出了多种三电极体系的等效电路模型。
其中常见的等效电路模型包括Ra nd le s电路模型、W a rb ur g电路模型和C PE（c on st an tph a se el em en t）电路模型。
1.Ra nd le s电路模型：R a nd le s电路模型是三电极体系中最常用的等效电路模型之一。
它由一个电阻（R_s）和一个电解质-电极界面的并联组件（R_ct和C_dl）组成。
其中，R_s表示电解质的电阻，R_c t代表界面传递电阻，C_dl表示电解质-电极的电容。
2.Wa rb ur g电路模型：W a rb urg电路模型用于描述电解质的扩散效应。
它由一个电阻（R_s）和一个迟滞电容（C_d l）串联结构组成。
电化学传感器工作指南及电路图
电化学传感器工作指南及电路图引言本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海内外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
电化学传感器工作指南及电路图
电化学传感器工作指南及电路图本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海内外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
三电极体系
参考电极：确定工作电极电位。
辅助电极有时也称为对电极。
三电极系统包含两个电路，一个电路由工作电极和参考电极组成，用于测试工作电极的电化学反应过程，另一个电路由工作电极和辅助电极组成，起着传输电子形成电路的作用。
电化学要求两个电极同时发生氧化还原反应，因此需要两个电极。
但是，对于要研究的工作电极，参考电极需要精确地控制工作电极的电极电势，因此需要额外的参考电极来构成三电极系统。
参比电极和工作电极构成测试电路，该系统可以视为开路。
工作电极和对电极构成另一个电路，该电路是电解池的电路，并满足电化学反应平衡。
研究工作电极。
只有准确地测量工作电极的电势，我们才能研究电势与电化学反应，吸附等之间的界面反应规律。
至于辅助电极与工作电极之间的连接，主要是建立电化学反应平衡，并确保辅助电极不影响工作电极。
要确定辅助电极和工作电极之间的电势，可以使用电压表。
不必与双参比电极分开确定两个电极的电势。
当然，未来的电化学工作站能否确定双参比并分别控制辅助电极和参比电极可能是一个新的想法。
三个电极是指工作电极，电导率电极和甘汞电极。
使用电化学工作站时，需要使用250ml电解池，然后放置三个电极以形成自己的样式。
同时，请勿触摸三个电极，但应使它们尽可能靠近。
工作电极和对电极构成电流回路。
它们之间的电压称为槽齿，可以通过普通电压表进行测量。
工作电极和参比电极由具有高输入阻抗的电位差计测量。
与电位计方法类似，该设备用于监视工作电极电势。
上述情况之一是开路，不完全是。
应该有一个小电流流过。
参考电极应尽可能靠近研究电极，一般应使用甘汞电极。
辅助电极，即对电极，通常使用铂电极或其他电极，其面积通常比研究电极大5倍以上。
电化学三电极系统的工作原理可以概括为三个电极和两个电路。
三个电极是指工作电极，参比电极和对电极。
顾名思义，工作电极也称为研究电极，是我们要研究的电极。
参比电极用于测量工作电极的电位。
对电极也称为辅助电极，仅用于传递电流。