עקרון זיהוי חיישן אלקטרוכימי CO עבור גלאי גז
חיישן הגז האלקטרוכימי של פחמן חד חמצני מתוכנן עם מבנה סגור, המורכב מאלקטרודות, מסננים, קרום נושם, אלקטרוליט, חוטי עופרת אלקטרודה (סיכות) ומארור.
חיישן גז פחמן חד חמצני ואזעקה התומכים בשימוש באזעקות, הוא ליבת האזעקה באלמנט הזיהוי, זוהי אלקטרוליזה בפוטנציאל קבוע כעיקרון הבסיסי. כאשר פחמן חד חמצני מתפזר לתוך חיישן הגז, מסוף הפלט שלו מייצר פלט זרם, המסופק למעגל הדגימה באזעקה וממלא את התפקיד של המרת אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. כאשר ריכוז הגז משתנה, זרם המוצא של חיישן הגז משתנה גם הוא באופן פרופורציונלי, אשר הופך ומוגבר על ידי מעגל הביניים של האזעקה כדי להניע התקני הפעלה שונים להשלמת פונקציות הזיהוי והאזעקה כגון אקוסטית, אופטית וחשמלית, אשר יחד עם מכשירי הבקרה המתאימים מהווים מערכת אזעקה לאיתור או ניטור סביבתי.
כאשר גז פחמן חד חמצני מתפזר אל פני השטח של האלקטרודה הפועלת דרך חורי האוויר במעטפת דרך הממברנה החדירה, תחת ההשפעה הקטליטית של האלקטרודה הפועלת, גז הפחמן החד חמצני מתחמצן על האלקטרודה הפועלת. נוסחת התגובה הכימית היא:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
יוני H+ והאלקטרונים הנוצרים מתגובת החמצון על האלקטרודה הפועלת מועברים לאלקטרודת הנגד, שנשמרת במרווח מסוים מהאלקטרודה הפועלת, דרך האלקטרוליט, ומתרחשת תגובת ההפחתה עם החמצן שבמים. נוסחת התגובה הכימית היא:
1/2O2+2H++2e-→H2O
לפיכך, תגובת חימצון-הפחתת הפיכה מתרחשת בתוך החיישן. משוואת התגובה הכימית היא:
2CO+2O2 →2CO2
תגובת חמצון-הפחתת הפיכה הזו מתרחשת תמיד בין האלקטרודה הפועלת לאלקטרודת הנגד ומייצרת הפרש פוטנציאלים בין האלקטרודות.
עם זאת, מכיוון שהתגובה בשתי האלקטרודות מקטבת את האלקטרודות, הדבר מקשה על שמירת פוטנציאל בין אלקטרודות קבוע ולכן מגביל את טווח ריכוזי הפחמן החד חמצני שניתן לזהות.
על מנת לשמור על פוטנציאל בין-קוטבי קבוע, מתווספת אלקטרודת ייחוס. בחיישן הגז האלקטרוכימי בעל שלוש האלקטרודות, הפלט שלו משקף את שינוי הפוטנציאל בין אלקטרודת הייחוס לאלקטרודת העבודה, מכיוון שאלקטרודת הייחוס אינה משתתפת בתגובת החמצון או ההפחתה, כך שהיא יכולה לגרום לפוטנציאל בין הקטבים לשמור על קבוע (כלומר, פוטנציאל קבוע), כאשר השינוי בפוטנציאל קשור ישירות לשינוי בריכוז הפחמן חד חמצני. כאשר חיישן הגז מייצר זרם מוצא, גודלו פרופורציונלי לריכוז הגז. על ידי מדידת גודל זרם המוצא של החיישן עם מעגל חיצוני דרך חוט מוביל האלקטרודה, ניתן לזהות את ריכוז הפחמן החד חמצני, ויש טווח מדידה ליניארי רחב. בדרך זו, על ידי חיבור מעגל רכישת אותות ומעגלי המרה ופלט מתאימים לחיישן הגז, ניתן לזהות ולנטר גז פחמן חד חמצני.
