电化学溶氧电极是一种基于电化学反应原理的传感装置,用于测量液体中的溶解氧浓度。其核心构造包括阴极、阳极、电解质和透氧膜。阴极通常由贵金属(如铂金或银)制成,阳极材料则多为铅或银,电解质一般选用KOH、KCl或醋酸铅溶液,而透氧膜则多采用聚四氟乙烯(F4)或其共聚体,其厚度一般在0.01-0.05mm之间,以确保良好的透气性和灵敏度。
电化学溶氧电极的工作原理基于氧气的还原反应。当水中的溶解氧透过透氧膜到达阴极表面时,在阴极发生还原反应,生成氢氧根离子并释放电子。同时,阳极材料(如铅)被氧化,生成相应的化合物并吸收电子。这一氧化还原反应产生的电流强度与溶解氧浓度成正比,遵循法拉第定律。通过测量这一电流强度,即可计算出液体中的溶解氧浓度。
根据是否需要外加电压,电化学溶氧电极可分为原电池型和极谱型。原电池型电极无需外加电压,利用阴阳极之间的自发氧化还原反应产生电流;而极谱型电极则需要施加0.6-0.8V的极化电压,以提高测量的稳定性和精度。在实际应用中,电化学溶氧电极广泛应用于环境监测、工业过程控制、水产养殖等领域,其测量范围通常覆盖0-90mg/L,精度可达±0.1mg/L。