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随着全球工业化的发展，化石能源在大量消耗的同时，也给环境带来了不小的影响。在国务院发布的《节能减排“十二五”规划》中，国家对重点行业、重点领域的节能减排措施和目标进行了细化和量化。在此前提下，与烟气排放、燃烧效率监控相关的排放监测仪器、仪表市场将迎来爆发式增长。为适应中国市场的业务需求和发展趋势，英国城市技术公司于2012年底发布了一款专为烟气分析而设计的长效无铅氧传感器——4OXeco LP。

传统含铅氧气传感器

传统用于排放气体检测的氧气传感器可认为是二电极的金属-空气型电池，它由空气阴极，铅阳极和碱性电解液组成。阴极是涂有活性催化剂的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，阳极是一个铅块，它们被包裹在一个金属或塑料的密封容器中。空气通过顶部的毛细管进入传感器，阴阳极通过电流收集导线与传感器的两个引脚相连，如图1所示：

当氧气到达工作电极时，发生还原反应：

产生的氢氧根(OH-)通过电解液到达铅电极，铅电极发生氧化反应：

通过外接一只已知电阻将电流转换成电压，就可以计算出氧气的浓度。

含铅氧气传感器虽说已经有三十多年的历史，但也存在其局限性：

(1) 燃烧产物影响使用寿命。燃烧产物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性气体。而传感器内部为碱液，使用时间长之后，碱液PH值下降，燃料铅也会加速消耗，从而缩短传感器寿命。

(2) 不符合无铅要求。含铅的传感器现在虽有RoHS和WEEE的豁免权，但无铅传感器将逐渐取代含铅的传感器，已经成为不可逆转的环保大趋势。

(3) 重量大，体积大。为延长传感器寿命，需要多增加铅的重量。

长效无铅氧气传感器技术特点

针对含铅氧气传感器的缺点，第二代三电极长寿命无铅氧气传感器4OXeco LP应运而生。“eco”意味着“经济”，而“LP”意思是“低功耗”。

首先，从工作原理上看，氧气在4OXeco LP的工作电极上发生还原反应：

然后，在对电极上，水发生氧化反应并重新生成氧气：

因为工作原理的差别，长寿命无铅氧气传感器的优点总结如下：

(1) 寿命长。整个反应中，高活性的电极只起到了催化氧化或还原的作用，没有任何的消耗，这样就避免了传统铅氧传感器的阳极电极燃料耗尽的问题。4OXeco LP独特的结构设计极好地控制了传感器内部电解液的挥发，因此它的使用寿命也大大超过传统的氧气传感器。在0℃-60℃的温度范围及40% - 75%相对湿度范围内，这款传感器使用寿命可以超过5年。

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关键词： 氧气传感器 节能减排 气体探测