[发明专利]一种电化学氯气传感器

说明书

本发明涉及一种电化学氯气传感器，包括壳体、电解液以及在所述电解液中形成离子导通的工作电极、参考电极和对电极，所述工作电极、所述参考电极和所述对电极均包括电极膜和附着在所述电极膜上的混合物，所述混合物包括催化剂和氟聚合物微粒。本发明提供的技术方案能够快速、准确测量出氯气的浓度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种电化学氯气传感器。

背景技术

由于氯气能与有机物和无机物进行反应生成各种氯化物，工业中常把氯气用于生产塑料、合成纤维、染料、农药、消毒剂和漂白剂等多种氯化物。同时氯气具有毒性，发生泄漏时，能够通过呼吸道侵入人体并溶解在粘膜所含的水分中，对上呼吸道粘膜造成损伤。目前，为了对氯气的浓度进行实时监测，判断是否发生了氯气泄露，现有技术中常使用甲基橙分光光度法来测氯气，通过在酸性溶液中，氯气置换出溴化钾中的溴，溴破坏甲基橙分子结构使其褪色，再使用分光光度法测定其褪色程度来确定氯气的含量，但是此方法操作复杂，耗时长，不能连续测量。

发明内容

为了能够准确、快速测量出氯气的浓度，本发明提供一种电化学氯气传感器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电化学氯气传感器，包括壳体、电解液以及在所述电解液中形成离子导通的工作电极、参考电极和对电极，所述工作电极、所述参考电极和所述对电极均包括电极膜和附着在所述电极膜上的混合物，所述混合物包括催化剂和氟聚合物微粒。

本发明的有益效果是：电化学氯气传感器测量氯气浓度时，与外部电路连接，外部电路的输入分别与工作电极、参考电极和对电极连接，工作电极上的催化剂催化氯气在工作电极表面发生还原反应，对电极上的催化剂催化对电极表面发生氧化反应，工作电极表面的还原反应和对电极表面的氧化反应会在外部电路中产生电流，电流的强度与氯气的浓度成正比，通过对外部电路中的电流进行测量和处理，就能得到氯气的实时浓度值。本发明的电化学氯气传感器响应速度快，灵敏度高，测量结果准确。参考电极不参与氧化还原反应，电位维持恒定，用于使工作电极的电位工作在正确区域，能够保持传感器的灵敏度，使传感器具有好的线性，减少干扰气体的干扰。电极膜用于承载混合物，并且能够允许氯气分子通过，使氯气与工作电极上的催化剂充分接触，保证氯气充分反应。氟化物微粒为多孔结构，具有疏水、透气功能，能够促进氧化还原反应的进行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述电极膜为聚四氟乙烯膜。

进一步：所述工作电极和所述参考电极上的所述催化剂包括碳。

进一步：所述工作电极和所述参考电极上的所述氟聚合物微粒为聚四氟乙烯微粒或全氟磺酸树脂。

进一步：所述对电极上的所述催化剂包括贵金属纳米材料。

进一步：所述贵金属纳米材料包括铂纳米材料、钌纳米材料和铑纳米材料中的至少一种。

进一步：所述对电极上的所述氟聚合物微粒包括聚四氟乙烯微粒。

进一步：所述电解液为硫酸溶液或磷酸溶液。

进一步：所述硫酸溶液的浓度为4-10mol/L。

进一步：所述催化剂与所述氟聚合物微粒的质量比为1：1～10：1。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电化学氯气传感器的结构剖视图；

图2为本发明实施例的一种电化学氯气传感器的外部电路图；

图3为本发明实施例的一种电化学氯气传感器的氯气响应曲线图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：