电化学气体传感器作为气体检测技术中的一种核心设备，凭借其高灵敏度、选择性和稳定性，在气体泄漏检测、空气质量监控、医疗诊断以及科研实验中展现出独特优势。下面就跟随道合顺传感一起来了解电化学气体传感器的基本概念、工作原理、主要分类及其内部结构吧。
一、电化学气体传感器概述
电化学气体传感器是一种能够检测特定气体浓度并将其转化为电信号输出的装置。它基于电化学反应原理，通过测量电极间电流的变化来间接反映气体浓度。这类传感器通常对目标气体具有高选择性和灵敏度，适用于多种应用环境，包括工业、环境保护、家庭安全和医疗健康等领域。
二、工作原理详解
电化学气体传感器的工作原理涉及到一个电化学电池，这个电池包含一个工作电极（WE）、一个对电极（CE）和一个参比电极（RE）。当目标气体分子到达传感器的工作电极表面时，它们会参与氧化或还原反应。在氧化反应中，气体分子失去电子；在还原反应中，气体分子获得电子。这些电子的流动形成电流，而电流的大小与气体浓度成正比。通过对电流的测量，可以间接地测定气体的浓度。例如，氧气(O2)在电极上被还原成水(H2O)，或一氧化碳(CO)被氧化成二氧化碳(CO2)。这些反应产生电子，电子流经外部电路，形成电流。电流的大小与气体浓度直接相关，因此可以通过测量电流强度来确定气体的浓度。
三、电化学气体传感器的分类大全
按工作原理分类:
原电池型气体传感器: 这类传感器类似于干电池，但电极被气体电极替代，例如氧气传感器中，氧气在阴极被还原，而在阳极金属被氧化，电流与气体浓度成正比。
恒电位电解池型气体传感器: 在这类传感器中，电化学反应是由外加电压强制进行的，主要用于检测还原性气体，如一氧化碳、硫化氢、氢气等。
浓差电池型气体传感器: 利用两种不同浓度的气体在电极间产生的电势差来进行测量。
极限电流型气体传感器: 当气体在电极上反应时，电流达到一个极限值，这个值与气体浓度有关。
按传感器的结构分类:
分离型传感器: 如离子传感器，其中液膜或固体膜具有接受器功能，膜完成电信号的转换功能，接受和转换部位是分离的。
集成型传感器: 所有组件，包括电极、电解质和封装材料，都集成在一个单元中。
按应用领域分类:
爆炸性气体传感器：如液化气、煤气、甲烷等。
有毒气体传感器：如一氧化碳、硫化氢、氨气、卤化物等。
环境气体传感器：如氧气、二氧化碳、水蒸气、大气污染物等。
工业气体传感器：如一氧化碳、氧气、水蒸气等。
乙醇气体传感器：如乙醇。
按电极和操作模式分类:
伽伐尼电池式传感器: 基于自发的电化学反应。
定电位电解式气体传感器: 通过控制电极电位来调节反应速度。
燃料电池型气体传感器: 利用气体的氧化还原反应来产生电力。
每种类型的电化学气体传感器都有其特定的设计和最佳应用范围，选择合适的传感器类型对于确保准确的气体测量至关重要。例如，原电池型传感器适合于氧气浓度的连续监测，而恒电位电解池型传感器则更适合于检测有毒气体。
四、结构图解与组件功能
电化学气体传感器的核心结构主要包括：
工作电极(WE)：参与电化学反应，是气体分子转化成电流的关键部位。
对电极(CE)：辅助工作电极完成电荷转移，保持电荷平衡。
参比电极(RE)：提供稳定的电势参考点，确保测量的准确性。
电解质：连接电极，提供离子传输的介质，使电子传递得以进行。
透气膜：允许气体分子通过，同时阻止液体或其他杂质进入传感器内部。
