氧化锆氧分析仪的工作原理是什么？

氧化锆氧分析仪 广泛应用于燃烧控制、烟气监测和冶金等工业领域。但是什么让这些设备在氧气测量方面如此可靠呢？答案在于 二氧化锆（氧化锆ZrO2 ）的独特性能以及被称为 能斯特方程的 电化学原理 。

氧化锆的氧离子电导率

氧化锆是一种固体陶瓷材料，在高温下（通常在 600°C 至 800°C 之间）会成为优良的 氧离子导体 。加热时，氧化锆的晶格允许氧离子 (O²⁻) 在固体结构内自由移动。

这种离子电导率是传感器工作原理的基础。典型的氧化锆传感器由一根细小的氧化锆管或圆盘构成，其两侧涂覆有多孔铂电极。

当氧化锆元件两侧的氧浓度存在差异时，氧离子会从氧分压较高的一侧向氧分压较低的一侧迁移，穿过固体电解质。这种离子迁移会在两个电极之间产生电势差。

能斯特方程的作用

氧离子运动产生的电压与两种气体环境（称为参考气体 和 样品气体）之间的氧浓度差直接相关 。这种关系可以用能斯特方程描述：

在哪里：

E 是产生的电动势（EMF），

R是通用气体常数，

T 是绝对温度（单位为开尔文），

F是法拉第常数，

PO 2(ref) 是参考气体（通常是空气）中的氧分压，

PO 2(meas) 是样品气体中的氧分压。

通过测量电动势 E，并知道温度和参考氧气浓度，分析仪可以计算出样品气体中未知的氧气浓度。

实际应用

氧化锆氧气分析仪因其响应速度快、 精度高、 长期稳定性好而备受青睐 ，尤其适用于高温或腐蚀性气体等恶劣环境。它们是锅炉、熔炉和窑炉燃烧优化、减少过量空气、提高燃料效率等应用中实时氧气监测的理想选择。

氧化 锆氧分析仪 结合了材料科学和电化学原理，可提供精确可靠的氧气测量结果。得益于氧化锆的氧离子导电性和能斯特方程，这项技术在众多行业的能源效率提升和排放控制方面持续发挥着关键作用。