[发明专利]两电极Clark型微量溶解氧传感器极化参数的优化方法

权利要求书

1.一种两电极Clark型微量溶解氧传感器极化参数的优化方法，其特征在于，

所述微量溶解氧传感器包括：放置在电解液中的阴极和阳极，以及给阳极和阴极施加极化电压的电源；

所述方法包括以下：

(1)、建立极化电势与时间参数的函数关系,从而，确定微量溶解氧传感器的稳定工作时间段；在所述稳定工作时间段内，给所述阳极和所述阴极施加固定极化电压，使所述阳极发生氧化反应、所述阴极发生还原反应；

稳定极化工作时间段的确定包括：

建立的所述极化电势与时间参数的函数关系包括：极化电势E(t,t′)与极化反应时间t和透氧膜两侧溶解氧浓度达到平衡的时t'的函数关系式；

式(1)中，E⁰表示电极的标准电势，为常数；R：理想气体常数；T：热力学温度；F：法拉第常数；表示氯离子随极化反应时间t的变化在电解液中的浓度；表示氢氧根随极化反应时间t的变化在电解液中的浓度；表示透氧膜两侧溶解氧浓度达到平衡时氧分子在电解液中的浓度，所述氧分子的浓度变化为其中，为待测溶液中氧分子浓度，D为透氧膜的透氧系数；

根据所述函数关系式，以及采集的第一实验数据，确定所述微量溶解氧传感器的稳定极化的工作时间段；

其中，依据所述函数关系式进行极化电势E与极化反应时间t变化的实验数据为第一实验数据；

(2)、建立阴极的还原反应速率和阳极的氧化反应速率的关系式；确定所述氧化反应速率和电解液与阳极接触的表面积为非线性关系；从而指导第二实验获得阳极与电解液接触的最佳有效表面积；在此最佳有效表面积时，所述微量溶解氧传感器的检测精度最高；

步骤(2)中的所述电解液与阳极接触的最佳有效表面积的确定包括：

在稳定极化电压时间段内,采集第二实验的数据，所述第二实验的数据包括：

(1)用相同半径、不同长度的银丝，分别在饱和氧状态和无氧状态下，测得的所述微量溶解氧传感器产生的扩散电流值；

(2)用相同半径、不同长度的银丝，分别从饱和氧状态放入无氧状态、以及从无氧状态放入饱和氧状态中所测得的响应时间；

根据所述第二实验的数据分别建立所述饱和氧状态、所述无氧状态中所述银丝的长度与所述扩散电流值的关系图；以及，分别建立从饱和氧状态放入无氧状态、以及从无氧状态放入饱和氧状态中所测得的响应时间表；

结合所述关系图以及所述响应时间表，确定所述传感器检测精度最佳时的银丝长度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集的第一实验数据包括：

在传感器施加稳定极化电势E时，每间隔30分钟测量的输出电流值；

在使传感器保持稳定的输出电流值时，每间隔30分钟调节一次的极化电势值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微量溶解氧传感器的稳定极化工作时间段范围t为0≤t≤3h，其中，h表示小时的单位。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述还原反应速率和所述氧化反应速率的比值关系式如下所示：

其中，v_c表示所述阴极的还原反应速率；S_阴表示阴极表面积；C_DO表示待测液中氧分子浓度；δ表示透氧膜的厚度，且表示氧分子的浓度梯度；v_a表示所述阳极的氧化反应速率；n’表示电子转移一次的电子数，n’＝1；β表示传递系数，0β1；η_a表示阳极过电位；K表示阳极电位坐标零点处的反应速率常数，即η_a＝0时的反应速度常数，且有：

式(3)中：k表示指前因子，c_Ag表示反应物银的含量，ΔG⁰表示阳极上氧化过程的活化能初值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述比值关系不等于1时，通过改变电解液与阳极接触的表面积，进而改变银电极的含量c_Ag，以改变阳极的所述氧化反应速率，使所述比值关系等于1。