氧含量检测广泛应用于热能、冶金、化学化工、气体生产和电子工业等众多领域。随着气体分析仪器的不断发展，相比手工分析方法，氧气体分析仪具有准确度高、稳定性好、响应迅速、人为干预少和实时在线监测等特点，在氧含量分析中占主导地位。
测量氧的仪器种类繁多，根据仪器所产生信号方式的不同可分为∶ 化学电池式（原电池、燃料电池、赫兹电池）、浓差电池式 （氧化锆电池和变频极限电流池）和气相色谱法等。但在气体的过程分析系统及工业化生产及应用当中，燃料电池式氧气体分析仪由于其测量原理简单、维护操作简便、测量精度高、稳定性好等特点，特别适用于专业的气体生产和电子工业等行业。
1 燃料电池式氧气体分析仪测量原理及分类
1.1 测量原理
燃料电池式氧气体分析仪的核心部件是传感器。传感器是一种将化学能转换成电能的装置，一般由阴极、阳极和电解质等组成。 当样气中的氧进入燃料电池后，将获取电子转换成离子态，再通过电解质的传递最终与阳极发生化学反应。反应物之一是样气中的氧，另一反应物是存储在电池中的阳极，综合反应是样气中的氧分子和阳极发生氧化反应，最终生成阳极材料的氧化物。这种反应类似于燃料电池的反应机理，因此称此类传感器为燃料电池式。在化学反应中，阳、阳极之间发生电子迁移，如用导线将共连接，将会有电流产生，该电流的大小与进入传感器中的氧分子数量成正比关系，因此只要准确测量出阳、阳极之问的电流便可得出样气中的氧含量。
1.2分类及特点
燃料电池式传感器（以下简称：燃料电池）的种类很多，根据电解质的状态可分为液态和固态（糊状）燃料电池；根据电解质的性质可分为酸性和碱性燃料电池；而根据样气与燃料电池的接触方式可分为裸露式与隔膜式。
一般而言，液态电解质比图态电解质具有更好的导电特性，碱性比酸性具有更高的安全系数，膜式比裸露式具有更强的抗污染能力及对样气流量稳定性要求更低一些，所以在气体中氧含量分析中，液态残性、隔膜式燃料电池的应用更广泛。
2 燃料电池式传感器的典型结构与反应机理
2.1燃料电池电极及电解质特性
为了使燃料电池的测量能这到一定精度，一般要求燃料电池对样气中的氧能有一个较高的响应值，即在样气中含有一定程度的氧时，能产生一个较高的电流强度，这就需要电级有一个强的反应效率。燃料电池的反应一般都发生在电极的表西（严格的说是电极、气体和电解质组成的三相界面），影响电极反应效率的两个重要因景是温度和电极的表面积。燃料电池的电极不是简单的固体电极，而是所谓的多孔电级或网状电极。这是因为多孔电被或网状电级的表面是固体电级的102 ~104倍，极大地增强了电极的反应效率。另外，燃料电池产生的电流相对较低，这就要求电极还应具有较好的导电性，且具有较高的耐腐蚀性，以便防范电解质的侵蚀。燃料电池的阴极一般采用对氧有催化还原活性的金属材料，例如铂、银、金、铑等，其中银应用得较多;以不能极化且能与氧发生化学反应的材料为阳极，如铅、铜、镉、碳等，铅应用得较多。
燃料电池的电解质的主要作用是传递电极反应所需的离子，以及能够导电并隔离两极的反应物质。因此，理论上讲燃料电池的电解质并不存在消耗。
2.2 液态、碱性、隔膜式燃料电池结构
根据被测气体的性质与组成采用 不同类型的燃料电池式传感器，只要样气中不含有可能会与阴、阳极材料及电解质发生反应的物质，一般均采用液态、碱性、隔膜式燃料电池式传感器。 燃料电池式传感器如图 1所示，外观一般设计为圆柱形，内部填充有阴、阳极材料和电解液。
3 燃料电池式微量氧气体分析仪的应用
燃料电池式氧气体分析仪的使用较为广泛，既可用于测量微量氧，也可用于测量常量氧(区别在于渗透膜的厚度）。但在测量常量氧时其测量精度和长期使用的稳定性均不如磁式微量氧气体分析仪，只适用于要求不高的场所。但在测量微量氧时，燃料电池式微量氧气体分析仪则具有较大优势，测量下限可达 0.1 ×10-6，而磁式氧分析仪的测量下限一般为 0.1%。因此燃料电池式微量氧气体分析仪一般应用于专业的高纯气体生产以及对氧含量需精准控制的电子生产厂家等。
4 结束语
燃料电池式氧气体分析仪由于结构简单，操作简便，实用性强，特别适用于氮、氩、氨等高纯气体中微量氧含量的测量。但在实际应用中，应充分考虑样气的组成、制取和仪器所处环境状态等可能造成的干扰因素，定期进行校正和比对分析，从而确保仪器的准确性和稳定性。
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