עקרון זיהוי של חיישני CO אלקטרוכימיים בגלאי גז
חיישן גז הפחמן חד חמצני משמש יחד עם האזעקה ומהווה את רכיב זיהוי הליבה באזעקה. זה מבוסס על העיקרון של אלקטרוליזה פוטנציאלית קבועה. כאשר פחמן חד חמצני מתפזר לתוך חיישן הגז, מסוף הפלט שלו מייצר פלט זרם, אשר מסופק למעגל הדגימה באזעקה, משחק תפקיד בהמרת אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. כאשר ריכוז הגז משתנה, זרם המוצא של חיישן הגז משתנה גם הוא באופן פרופורציונלי. מעגל הביניים של האזעקה ממיר ומגביר את הפלט להנעת התקני ביצוע שונים, ומשלים את פונקציות הזיהוי והאזעקה של קול, אור וחשמל. יחד עם מכשיר הבקרה המתאים, הוא יוצר מערכת אזעקה לאיתור או ניטור סביבתי.
כאשר גז פחמן חד חמצני מתפזר על פני האלקטרודה הפועלת דרך הנקבוביות במעטפת החיצונית והממברנה הנושמת, הוא עובר חמצון על האלקטרודה הפועלת תחת הפעולה הקטליטית של האלקטרודה הפועלת. נוסחת התגובה הכימית היא:
CO+H2O→CO2+2H++2e-
יוני H+ והאלקטרונים הנוצרים מתגובת החמצון על האלקטרודה הפועלת מועברים אל האלקטרודה הנגדית במרחק מסוים מהאלקטרודה הפועלת דרך האלקטרוליט, ועוברים תגובת הפחתה עם חמצן במים. נוסחת התגובה הכימית היא:
1/2O2+2H++2e-→H2O
לכן, תגובת חימצון- הפיכה מתרחשת בתוך החיישן. נוסחת התגובה הכימית היא:
2CO+2O2 →2CO2
תגובת הפחתת החמצון- ההפיכה הזו מתרחשת תמיד בין האלקטרודה הפועלת לאלקטרודת הנגד, ויוצרת הפרש פוטנציאלים בין האלקטרודות.
עם זאת, בשל הקיטוב של האלקטרודות הנגרם על ידי תגובות המתרחשות על שתי האלקטרודות, קשה לשמור על פוטנציאל בין אלקטרודות קבוע, אשר מגביל גם את הטווח הניתן לזיהוי של ריכוז פחמן חד חמצני.
כדי לשמור על פוטנציאל בין אלקטרודות קבוע, הוספנו אלקטרודת ייחוס. בחיישן גז אלקטרוכימי בעל שלוש אלקטרודות, מסוף הפלט משקף את שינוי הפוטנציאל בין אלקטרודת הייחוס לאלקטרודת העבודה. מאחר שאלקטרודת הייחוס אינה משתתפת בתגובות חמצון או הפחתה, היא יכולה לשמור על פוטנציאל קבוע בין האלקטרודות (כלומר פוטנציאל קבוע), והשינוי בפוטנציאל קשור ישירות לשינוי בריכוז הפחמן חד חמצני. כאשר חיישן גז יוצר זרם מוצא, גודלו פרופורציונלי לריכוז הגז. על ידי שימוש במעגל חיצוני למדידת זרם המוצא של החיישן דרך מובילי אלקטרודה, ניתן לזהות את ריכוז הפחמן החד חמצני בטווח מדידה ליניארי רחב. בדרך זו, על ידי חיבור מעגל רכישת אותות חיצוני ומעגלי המרה ופלט מתאימים לחיישן הגז, ניתן לזהות ולנטר גז פחמן חד חמצני.
