常用气体传感器原理与应用
气体传感器的原理及其应用
气体传感器的原理及其应用随着工业化和城市化的快速发展，空气污染成为了一个全球性的问题。
其中，气体污染是空气污染的重要组成部分。
为了及时了解并控制空气中的气体污染，气体传感器被广泛应用于各种空气质量监测领域。
本文将介绍气体传感器的原理及其应用。
一、气体传感器的原理气体传感器是一种能够检测空气中特定气体成分浓度的传感器。
传感器原理是利用传感器中的传感元件对气体浓度的变化做出反应，并将这种变化转换为电信号输出，最终实现气体监测。
目前气体传感器主要有化学传感器、电化学传感器、红外传感器等。
1、化学传感器化学传感器是一种基于特定化学反应原理的气体传感器。
传感器中的敏感元件与特定气体的反应产生电学性质变化，测出气体浓度。
其中，半导体化学传感器是应用最为广泛的一类。
半导体气体传感器结构简单，价格低廉，且响应速度快、检测范围广，适用于监测多种气体，如二氧化碳、氨气、氧气、二氧化硫等。
但由于其灵敏度和选择性不高，需与其他传感器结合使用以达到更好的检测效果。
2、电化学传感器电化学传感器是一种利用电化学反应原理制备的传感器。
传感器中包裹着特定的电解质材料。
当特定气体进入电解质中，会和电化学反应发生变化，从而改变传感器的电性质。
此类传感器具有高精度、低功耗的优点，适用于监测高浓度气体，如一氧化碳、氯气、硫酸等。
但由于电化学反应涉及多种复杂的化学物质，因此传感器制备难度较高，并且成本也比较高。
3、红外传感器红外传感器是一种基于分子振动能谱原理的气体传感器。
传感器中的敏感元件是一组针对特定气体的红外吸收光栅，当特定气体进入传感器，部分红外光会被吸收，从而改变光栅的透射系数。
此类传感器适用于检测高浓度气体，如二氧化碳、二氧化硫、甲烷、乙烷等。
但与其他传感器相比，红外传感器较为复杂和昂贵。
二、气体传感器的应用气体传感器已经广泛应用于各种空气质量监测领域。
以下是几个典型的应用场景。
1、环境监测气体传感器可以用于测量空气中多种污染物质的含量，例如二氧化碳、二氧化硫、有机污染物等。
气体传感器原理及其应用
气体传感器原理及其应用随着现代科技的不断发展，人们对环境的监测和控制越来越重视。
其中，气体传感器就是一种非常重要的探测装置。
它可以检测周围环境中气体的浓度，判断是否存在有毒、危险或污染性物质，并及时发出预警，以保障人民生命财产安全，同时也有广泛的应用场景，如空气质量监测、生产安全控制、医疗健康等方面。
本文将深入探讨气体传感器的原理及其应用。
一、气体传感器的原理气体传感器，顾名思义，是一种可以检测周围环境中气体的仪器。
它的工作原理是通过改变一些物理和化学性质随之改变的电手性来检测气体的存在和浓度。
一般来说，气体传感器可以分为电化学式、光学式、热敏式、半导体式、毒性气体敏感器等几种类型。
每一种类型的传感器都有一个独特的工作原理。
1、电化学式：电化学式传感器是利用气体与电极表面的反应来衡量气体浓度的装置。
当气体通过传感器时，其与电极表面相互作用，使电极表面电位发生变化。
传感器中的电路系统可以测量出这些变化，从而确定气体浓度。
2、光学式：光学式传感器利用光学法或色谱学方法来反映气体浓度。
这种传感器光学耦合剂的用途是夹在气体和光源之间的物质，光学耦合剂允许接收光信号并将其转换为电信号，从而测量气体浓度。
3、热敏式：热敏式气体传感器是基于热敏效应的工作原理。
其测量触头的电阻会发生改变，从而反映环境中气体的浓度。
4、半导体式：半导体式气体传感器主要利用可燃气体与传感器内的氧气反应产生电子效应，从而影响传感器电阻的变化并反映气体浓度。
5、毒性气体敏感器：毒性气体敏感器可以检测到各种有毒和有害的气体，其工作原理通常是将该气体与其他化合物反应，并产生气体变化导致的电位变化。
二、气体传感器的应用场景气体传感器是一种非常重要的探测装置，在许多领域中都起到了关键作用。
1、空气质量监测：随着环境污染的加剧，对空气质量的监控越来越得到人们的关注。
气体传感器可以用于监测大气污染物的含量，比如二氧化碳、一氧化碳、臭氧、硫化氢、氮氧化物等。
气体传感器的原理和应用
气体传感器的原理和应用气体传感器是现代生活中不可或缺的一部分。
它们广泛应用于医疗、工业、环境监测等领域。
本文将介绍气体传感器的原理和应用，并重点探讨传感器在气体检测中的应用。
一、气体传感器的原理气体传感器是通过检测气体在传感器表面的作用或改变而工作的。
它们一般分为两种类型：化学传感器和物理传感器。
1. 化学传感器化学传感器是工作原理基于气体分子与传感器反应的一种传感器。
当化学传感器暴露在检测气体中时，一些活性反应会导致感受器物质化学与电学特性的变化。
例如，许多化学传感器使用导电聚合物的表面来检测特定气体。
当污染物进入传感器内部时，它们会与聚合物上的电子发生反应，导致传感器的电阻值发生变化。
化学传感器通常需要在检测气体之前与气体相互作用，涉及氧化、还原、吸附等反应，因此它们的灵敏度和特异性通常更高，而且可以检测到不同的类别和浓度的气体。
2. 物理传感器物理传感器是工作原理基于传感器物理特性或气体分子的运动而实现的一种传感器。
当气体通过传感器时，显式的物理效应就会发生，例如温度、湿度、光敏电阻甚至声波的改变。
对于目标气体，这些特性都是有效的。
如硫化氢，二氧化硫，油烟等较长时间暴露在传感器上可以导致传感器故障或失灵。
物理传感器通常需要消除噪声和环境干扰的干扰，因此对传感器设计的要求更高。
此外，物理传感器的响应速度通常较快。
二、气体传感器的应用气体传感器的应用覆盖了从环境监测到医疗、航空、汽车、电子和制造等各行各业。
以下是几个主要应用领域。
1. 医疗领域气体传感器在医疗领域应用广泛，例如用来检测人体呼出的气体。
通过分析呼出气体中的成分，人体的健康状况得到更加精确的反映，以便进行更加个性化、有效的治疗方案。
2. 环境监测气体传感器在工厂、食品生产、医院等领域中用于检测气体污染，以确保环境中的气体安全。
有些传感器还可以检测空气质量和气体浓度。
3. 航空和汽车领域气体传感器可用于检测飞机和汽车的废气排放，以确保其遵守排放标准。
气体压力传感器的原理和应用
气体压力传感器的原理和应用气体压力传感器是一种常见的传感器类型，它能够测量气体的压力，并将其转化为电信号输出。
本文将介绍气体压力传感器的原理和应用。
一、原理气体压力传感器的工作原理主要基于压阻效应和电桥测量原理。
1. 压阻效应：当气体施加在感应元件上时，感应元件的内部结构会发生形变，从而引起电阻变化。
这种压阻效应可以通过金属薄膜、硅片等材料构造的感应元件实现。
2. 电桥测量原理：气体压力传感器通常采用电桥电路进行测量。
电桥电路由四个电阻组成，当气体压力施加在感应元件上时，感应元件的电阻发生变化，导致电桥电路不平衡。
通过测量电桥的不平衡信号，可以确定气体的压力值。
二、应用气体压力传感器具有广泛的应用领域，并在许多行业中发挥着重要的作用。
以下是一些常见的应用场景：1. 工业自动化：气体压力传感器被广泛应用于工业自动化领域，用于监测气体管路、气缸、容器等的压力，以实现生产过程的监控和控制。
在工业生产中，通过实时监测气体压力，可以确保设备正常运行，并及时发现故障。
2. 汽车行业：汽车中使用了大量的气体压力传感器，用于测量发动机燃油及油气管道的压力、轮胎压力等。
这些传感器可以为汽车提供准确的数据，从而实现燃油的经济高效使用、轮胎的安全性能等方面的改进。
3. 医疗设备：在医疗设备中，气体压力传感器可以被应用于呼吸机、血透设备、氧气供应系统等。
通过监测气体压力，可以确保医疗设备正常运行，保证病人的治疗效果和安全性。
4. 石油化工：石油化工领域对气体压力传感器的需求量较大，用于测量管道、容器中的气体压力，以确保生产过程的安全和稳定。
总之，气体压力传感器通过测量气体压力，并将其转化为电信号输出，广泛应用于工业、汽车、医疗等领域。
它的出色性能和可靠性，为各行各业提供了准确的压力监测和控制手段。
气体传感器的工作原理
气体传感器的工作原理气体传感器是一种能够测量和监测环境中气体浓度的设备，广泛应用于各行各业，例如环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域。
它们能够快速、精准地检测气体的存在，并将测得的数据转化为可读的信号。
本文将介绍几种常见的气体传感器及其工作原理。
一、电化学气体传感器电化学气体传感器是一种常用于检测可燃气体和有害气体的传感器。
该传感器由电极、电解质和半导体传感器组成。
当待测气体与传感器接触时，气体分子与电解质发生化学反应，引起电荷传输。
这些电荷变化会导致测量电流的变化，通过测量电流的大小，可以得知待测气体的浓度。
二、光学气体传感器光学气体传感器利用光学原理来检测和测量气体的浓度。
这种传感器通常使用红外吸收光谱或激光散射技术。
当待测气体通过传感器时，吸收或散射光的强度会发生变化。
通过测量传感器接收到的光信号的强度变化，可以确定气体的浓度。
三、热导气体传感器热导气体传感器是一种检测气体浓度的传感器，其工作原理基于热传导效应。
该传感器通常由一个加热元件和一个测温元件组成。
当待测气体接触传感器时，其热传导性会引起温度的变化，从而影响到测温元件的电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以推断出气体的浓度。
四、半导体气体传感器半导体气体传感器是一种基于气体与半导体材料之间相互作用的传感器。
当待测气体与半导体材料接触时，气体分子会与半导体表面发生反应，导致半导体的电导率发生变化。
通过测量电导率的变化，可以确定气体的存在和浓度。
总结：以上所述是几种常见的气体传感器的工作原理。
电化学气体传感器通过测量电荷传输来检测气体浓度，光学气体传感器通过测量光信号的变化来检测气体浓度，热导气体传感器通过测量温度变化来检测气体浓度，半导体气体传感器则通过测量电导率的变化来检测气体浓度。
这些传感器各自有其特点和适用范围，在实际应用中可以根据需要选择合适的传感器来进行气体浓度的监测和控制。
气体传感器原理
气体传感器原理气体传感器是一种用于检测和测量环境中气体浓度的设备。
它广泛应用于工业生产、环境监测、生命科学等领域。
本文将介绍气体传感器的工作原理以及常见的气体传感技术。
一、气体传感器工作原理气体传感器的基本工作原理是通过感知环境中气体浓度的变化，并将其转化为电信号进行测量和分析。
1. 变化感知气体传感器通常使用特定的材料或化学物质，这些材料与目标气体发生化学反应或吸附。
当目标气体浓度发生变化时，传感器材料的性质也会发生变化。
例如，对于氧气传感器，它使用了氧离子导体，当氧气浓度增加时，氧离子浓度也会增加，导致电阻值发生变化。
2. 信号转化气体传感器将感知到的变化信号转化为电信号。
根据不同的传感技术，信号转化的方式也各不相同。
常见的信号转化方式包括电容变化、电阻变化、电荷转移和化学反应等。
3. 信号测量转化后的电信号可以由电路进行测量和分析。
通过将电阻、电容等物理量与气体浓度相关联，可以得到准确的浓度测量结果。
通常，在气体传感器中还会加入温度和湿度的补偿电路，以确保测量结果的准确性。
二、常见的气体传感技术1. 热导型传感器热导型传感器利用气体导热性的差异来测量气体浓度。
它包含一个加热元件和几个温度传感器。
当气体进入传感器时，不同气体的导热性会导致温度传感器的输出信号发生变化，通过测量温度差异可以确定气体浓度。
2. 电化学传感器电化学传感器基于气体与电极表面发生化学反应的原理。
它通常包含一个工作电极、一个参比电极和一个计数电极。
当特定气体与工作电极发生反应时，会产生电流或电压变化，通过测量这些变化可以确定气体浓度。
3. 光学传感器光学传感器利用特定波长的光与气体发生吸收或散射的原理来测量气体浓度。
传感器通过发射特定波长的光源并测量光的强度变化，通过比较原始光信号和经过气体吸收或散射后的光信号，可以得出气体浓度的结果。
4. 表面声波传感器表面声波传感器利用声波在材料表面的传播速度和衰减程度与气体浓度的关系来测量气体浓度。
气体传感器的应用以及原理
气体传感器的应用以及原理气体传感器的概述气体传感器是一种能够检测气体浓度、组分和其它相关性质的装置。
它们被广泛应用于环境监测、工业安全、医疗诊断、汽车智能系统等领域。
气体传感器可以对气体的特定特性进行检测，并将检测结果转化为电信号输出，从而方便我们实时监测和控制气体的质量和浓度。
气体传感器原理气体传感器的工作原理通常基于吸附、电化学、半导体、光学等不同的物理和化学原理。
吸附型传感器吸附型传感器通过气体与传感器表面发生吸附作用来测量气体浓度。
传感器表面通常涂覆有特定的吸附剂，当所测气体接触到传感器表面时，气体会吸附在吸附剂上，并导致传感器电阻或电容的变化。
这种变化可以通过电路测量并转化为相应的电信号。
电化学型传感器电化学型传感器通过气体与电化学反应产生的电流或电势差来测量气体浓度。
传感器通常包含两个电极，一个工作电极和一个参考电极。
当气体进入传感器并与工作电极上的反应物发生反应时，会产生电流或电势差。
这个电流或电势差的大小与气体浓度成正比。
半导体型传感器半导体型传感器基于气体与半导体表面反应的性质来测量气体浓度。
传感器通常使用半导体材料作为传感器元件，当气体与半导体表面相互作用时，会改变半导体的导电性能。
通过测量半导体的电阻、电容或电势差的变化，可以确定气体浓度。
光学型传感器光学型传感器利用气体分子对特定波长的光的吸收或散射来测量气体浓度。
通常传感器会发射特定波长的光，并通过检测被气体吸收或散射后的光的强度变化来推导气体浓度。
气体传感器的应用环境监测气体传感器在环境监测中起到了至关重要的作用。
例如，二氧化碳传感器可以用于室内空气质量监测，甲醛传感器可以用于室内甲醛浓度的监测，臭氧传感器可以用于大气中臭氧的监测等。
这些传感器能够及时检测空气中的有害气体浓度，帮助我们了解环境的安全性。
工业安全工业领域中的工人需要经常接触各种有害气体，因此气体传感器用于工业安全监测有着重要的作用。
例如，瓦斯传感器用于检测煤矿、油井等地方的可燃气体浓度，一氧化碳传感器用于监测车间中一氧化碳的浓度等。
气体传感器的原理和应用实验报告
气体传感器的原理和应用实验报告1. 概述本文档旨在介绍气体传感器的原理以及其在实际应用中的相关实验报告。
气体传感器是一种用于检测环境中气体浓度的装置，广泛应用于环境监测、工业安全和医疗领域。
本文将首先介绍气体传感器的工作原理，然后详细描述我们进行的实验以及实验结果。
2. 气体传感器的工作原理气体传感器通常基于化学原理工作。
其基本原理是通过与待测气体发生化学反应，产生可测量的物理变化来检测气体浓度。
具体来说，常见的气体传感器如下：2.1 电化学传感器电化学传感器利用氧化还原反应来测量气体浓度。
传感器中通常包含电极和电解质，待测气体与电极反应产生电流或电压变化，从而实现气体浓度的测量。
2.2 热导传感器热导传感器是利用气体热导率的变化来检测气体浓度的传感器。
通常采用热电阻、热敏电阻或热电偶作为传感元件，当待测气体通过传感器时，传感元件的温度发生变化，从而实现气体浓度的测量。
2.3 光学传感器光学传感器利用气体对光的吸收、散射或透射特性来测量气体浓度。
传感器通过光源发出光，经过待测气体后，通过光电二极管或光电倍增管接收光信号，并通过测量光的强度变化来推断气体浓度。
3. 实验方法我们进行了一系列关于气体传感器的实验，以下为实验步骤：3.1 实验材料准备•气体传感器•实验设备•待测气体3.2 实验步骤1.连接气体传感器到实验设备。
2.设置实验设备的参数，如采样间隔、测量时长等。
3.放置待测气体样品在传感器附近。
4.启动实验设备，开始记录气体浓度数据。
5.实验结束后，停止记录数据，并将数据导出。
4. 实验结果与分析基于我们的实验数据，我们得出了以下结论：1.不同类型的气体传感器在不同气体浓度下表现出不同的响应特性。
2.不同气体传感器之间的灵敏度差异较大，选择合适的传感器对于准确测量气体浓度非常重要。
3.在不同温度和湿度条件下，气体传感器的性能可能发生变化，需要根据实际应用环境进行适当调整。
5. 结论本文介绍了气体传感器的原理以及我们进行的相关实验。
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液中毒 ； 电解液泄漏 、 干涸 ；毛细管堵塞 。 输 出变 高的原 因有 ： 传感器
室或 毛细管损坏 ；电解液 中有气泡 。
四、红外线式气体传 感器
红外线式 气体传感器 ， 利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用 制成。红外 光从 发射端射 向接收端 ， 当有气体 时 ， 对红外光产生 吸收 ， 接收到的红外光就会 减少 ， 从而检测出气体含量。目前较先进的红外式 采用双波长 、双接收器 ，使检测更准确 、更可靠。
扩散到传感器上的氧气在阴极被还原为羟基 ， 羟基离子在 阳极被氧 化， 在阴阳极间产生电解电流 ， 电流 与所消耗 的氧气量成正 比， 通过测
量电流得到氧气浓度 。
、
催化燃烧式气体传感器
催化燃烧式利用材料对气体接触 燃烧产 生的反应热 ， 改变其电阻特 性 的方法来测量 。检测元件以 中 （ ０ ． ０ ２ ～ ０ ． ０ ５ ） ｍ ｍ的高性能铂（ Ｐ ｔ ） 丝螺 旋 圈为骨架 ，外面包覆惰性难熔 白色多孔材料（ Ａ １ ０ ３ ） ， 作为为载体 ，烧 结成球状 ， 用作参 比元件 ； 载体外若涂覆或浸渍上 由活性棕黑色催化剂
一
的含量 ，或者用 于环境监测 ，如 Ｏ 、Ｈ Ｓ 、Ｈ Ｃ Ｎ等腐蚀性或有毒气体 。 氧气 浓度 太低会造 成窒息。 燃料池氧气传感器 ， 主要组成有 ： 扩散 栅 、由金或铂制 成 的传 感 电极 （ 阴极 ） 、由铅锌 等制成 的工作 电极 （ 阳
极）、电解液 （ 如氢氧化钾或醋酸钾溶液） 。
较短 ，约 （ ２～３） 年 ；催化剂有积炭和中毒现象 ；由于催化剂不断消耗 ，
零点和量程会发生漂移 ，需要频繁的标定 和调节 。 催化剂遇到某些物质时 ， 其活性会降低甚至失效 ， 这就是传感器被 抑制或 中毒 。 被抑制 的传感器在洁净空气 中放置一段时间后 ， 催化物质 会恢复其活性 ， 传感器性能恢复 ， 卤素化合物 能引起传感器被抑制 ；中
探头。将 一定量 的工作 电流通过 Ｐ ｔ 丝， 将测量元件 和参 比元件都加热 到催化 剂的起燃 温度 ４ ０ ０ ％， 在充 足的氧气条件下 ， 当可燃气体进人后 ， 就会在催 化剂 的作用下在元件表面发生无焰燃烧 ， 温度上升 ， 而参 比元
件上没有催化剂 ，不发生燃烧 ，这时电桥产 生不平衡输 出电压 △ｕ，通
缺点是 ：测 量范围窄 ，只能检测 （ ｃ ｌ～Ｃ ５）的碳 氢化合物 ；怕灰 尘 、 潮湿 ，现场环境要好 ，需要定期对反射镜面上的灰尘进行 清洁维护 ；现 场有气流时无法检测 ；价格较高 。
二、半导体式气体传感器
半导体式 检测元件大 多以金属氧化物半导体为基础材料 ， 当被测气 体在半导体 表面吸附后 ，引起其 电学特性（ 例 如电导 ， 率１ 发生 变化 ，导致 流过的电流变化 ，通过测量 电流 即测 出可燃气体浓度 。 烧结型 Ｓ ｎ ０ ： 气体传感 器 ， 是用粒度在 １ ｍ 以下 的 Ｓ ｎ Ｏ 粉末 ，加
常用气体传感器原理与应用
孙建 中 哈 药集团制 药总厂计控 中心 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ６
【 摘 要 】本文介绍 了几种常用气体传 感器的原理 、检测 范围、特 点与应用 。 【 关键词 】气体传感器 原理 特点 应 用 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ １ ２文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ７ ６ — ０ １ 在石油 、 化工 、 燃气 、 生化 医药等行业生产过程 中存在大量的易燃 易爆液体或气体 ， 一旦泄漏 ， 挥发到空气中 ， 浓度达到爆炸下限（ ％ Ｌ Ｅ Ｌ ） ，
毒则是永久性 的损坏 ，不能再使用 、不能恢 复，一般含硅 、硫 、氯气或 其它重金属会使传感器 中毒 。
制； 采用光学检测方式 ， 不易受有害气体 的影响而 中毒 、 老化 ；响应速
度快 、 稳 定性好 ； 利用物理特性 ， 没有 化学反应 ，防爆性好 ； 信 噪比高，
抗干扰能力强 ；使用 寿命长 ，可用 （ ８ ～１ ０ ） 年或更长 ；测量精度 高。
如遇明火 、电火 花或剧烈磨擦极易引起爆炸 。 另外在一些场所和工厂等
年 ；选择性较差 ；功耗高 、线性度差 ；受湿度影响大 。
三 、 电化 学式 气 体 传 感 器
电化学式气体传感器 ， 利用气敏电极或者气体扩散电极等构成一系
列电池 ， 来 测量 各种气体 含量 。可以准确测量空气中微 量气 体 （ ｐ ｐ ｍ级）
还存在着 Ｃ Ｏ、 Ｈ Ｓ 、 Ｈ Ｃ Ｎ 、 Ｈ Ｆ等腐蚀性或有毒有 害气体 。因此对可燃 、 有毒有 害气体 的准确及 时监测 ， 是 防止事故 、 保 护环境 和保 障人 民生命 财产安全 的重要 手段 。 本 文所述气体传感器主要应用于加油站 、 工厂等 工业用 ，精度一般为 （ １ ～ ５ ） ％，对于分析 、研究用的精密气体浓度测 量， 需要 用气相 色谱仪 ， 精度高于 １ ％。下面按 检测原 理介绍几种 常用 气体传感器。
它 的优点是 ：选择性好 ，只检测 特定 波长的气体 ， 可 以根据气体定
过测量 △ｕ ，就可测出可燃气体 浓度 。 它可以探 测空气 中的甲烷 、Ｌ Ｐ Ｇ 、 丙酮等多种可燃性气体 。 其优 点 是反应灵敏 ， 重复性 好 ， 选择性好 ， 广泛用 于工业 可燃气体 的探测 。缺 点是催化元件功耗较高 ； 需要在充足的氧气环境中工作 ； 元件寿命 相对
易产生 的问题 ：电解液的蒸发或污染 ， 常导致传感 器信号 衰降 ； 催化剂 长期与 电解液直接接触 ， 催化剂活性降低 ； 在通气 条件下 ， 电解液 常失 去水份而干涸 ；电解液易发生漏液现象 ，腐蚀电子线路 。 输 出变低 的原因有 ：电极表面都转化为了 Ｐ ｂ Ｏ ： ； 其 它气体使电解
组成 的外壳 ， 烧结后就用作测量元件 。 阻值相近 的参 比元件和测量元件 跟补偿 电阻一起构成惠斯登 电桥 ， 装上元件帽 ， 经过灌封处理成为气体
它具有极好的线性 、良好的重复性和选择性 ； 极低 的功耗 ； 分辨率
高 ，多用于检测 ｐ ｐ ｍ 级气体 ；温度影 响大 ；寿命较短 。电解质水溶液