1、燃料電池法微量氧分析儀

微量氧分析儀(燃料電池電化學法)
　　采用完全密封的燃料池氧傳感器是當前國際上最先進的測氧方法之一。燃料池氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構成，浸沒在KOH的溶液中。在陰極氧被還原成氫氧根離子，而在陽極鉛被氧化。 
　　溶液與外界有一層高分子薄膜隔開，樣氣不直接進入傳感器，因而溶液與鉛電極不需定期清洗或更換。樣氣中的氧分子通過高分子薄膜擴散到氧電極中進行電化學反應，電化學反應中產(chǎn)生的電流決定于擴散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的擴散速率又正比于樣氣中的氧含量，這樣，該傳感器輸出信號大小只與樣氣中的氧含量相關，而與通過傳感器的氣體總量無關。通過外部電路的連接，反應中的電荷轉移即電流的大小與參加反應的氧成正比例關系。 采用此方法進行測氧，可以不受被測氣體中還原性氣體的影響，免去了許多的樣氣處理系統(tǒng)。它比老式“金網(wǎng)-鉛”原電池測氧更快速，不需要漫長的開機吹除過程，“金網(wǎng)-鉛”原電池樣氣直接進入溶液中，導致儀器的維護量很大，而燃料電池法樣氣不直接進入溶液中，傳感器可以非常穩(wěn)定可靠的工作很長時間。事實上， 燃料電池氧傳感器是完全免維護的。但是在使用過程中，需要經(jīng)常校準，確保其測試的準確性，目前市面上的燃料電池電化學氧傳感器以英國CITY的傳感器比較穩(wěn)定。
　　2、氧化鋯微量氧分析儀

微量氧分析儀(氧化鋯法)
　　氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質，氧化鋯固體電解質是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成，其中，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩(wěn)定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體(螢石型)，但當它冷卻后又變?yōu)閱涡本w，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的穩(wěn)定劑Y2O3時，由于Y置換了Zr的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內(nèi)部應力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據(jù)上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導體。 在上述電池中，Pt表示兩個鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質的兩邊，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過電解質的兩邊。作為氧傳感器，其中P''O2是參比氣，例如通人空氣(20.6%O2)，P'O2是待測氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質是良好的氧離子導體，上述電池便是一個典型的氧濃差電池。
　　在高溫下（650---850℃），氧就會從分壓大的P''O2一側向分壓小的P'O2側擴散，這種擴散，不是氧分子透過氧化鋯從P''O2側到P'O2側，而是氧分子離解成氧離子后，通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在電池的P''O2側發(fā)生還原反應，一個氧分子從鉑電極取得4個電子，變成兩個氧離子(O2-)進入電解質，即：
　　O2（P''O2）+4e→2O2- P''O2側鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽極。這些氧離子進入電解質后，通過晶體中的空穴向前運動到達右側的鉑電極，在電池的P'O2側發(fā)生氧化反應，氧離子在鉑電極上釋放電子并結合成氧分子析出，即： 
　　2O－4e→O2（P'O2）
　　P'O2側鉑電極由于大量得到電子而帶負電，成為氧濃差電池的負極或陰極。這樣在兩個電極上，由于正負電荷的堆積而形成一個電勢，稱之為氧濃差電動勢。當用導線將兩個電極連成電路時，負極上的電子就會通過外電路流到正極，再供給氧分子形成離子，電路中就有電流通過。
　　其池電勢由能斯特方程給出：
　　E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
　　式中R為氣體常數(shù)，T為電池的熱力學溫度(K)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)．(1)式是在理想狀態(tài)下導出的， 必須具有四個條件：(1)兩邊的氣體均為理想氣體；(2)整個電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中；(3)濃差電池是可逆的；(4)電池中不存在任何附加電勢。因此稱(1)式為氧化鋯傳感器的理論方程。由(1)式可見由于參比氣氧含量P''O2是已知的，因此測得E值后便可求得待測氣體氧含量P'O2值。
　　當電池工作溫度固定于700℃時，上式為：
　　E=48.26lg(P''O2/P'O2)
　　由上式，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣(20.6%) 時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。
　　三、微量氧分析儀的主要廠家
　　國內(nèi)生產(chǎn)以上這些儀器的廠家大概有：南京鈦格金儀表公司、北分、南分、上海英盛、北京西比等等
　　進口的也比較多：英國SYSTECH、ABB、西門子、日本橫河機電、德國德圖等等。
　　四、微量氧分析儀的適用范圍
　　微量氧分析儀使用的范圍也比較廣：鋼鐵、冶金、熱電、石化、化工、焦化、PVC、多晶硅、合成氨等行業(yè)均能使用到，其中分類如下：
　　①空分制氧、空分制氮、化工流程氧含量自動分析 
　?、?nbsp;電子行業(yè)保護性氣體中氧含量分析，如：氮氣中微量氧測試
　　③ 磁性材料等高溫燒結爐的保護性氣體中氧含量分析
　?、?nbsp;玻璃、建材行業(yè)中氧含量分析及各種行業(yè)中氧含量分析