载体催化元件

🏠 首页 《无线电》杂志 1984年 🔗 第255期 🔗 第29页 分类:元器件与应用 🔗 尤跃钦 🔗

编者按:本刊自发表了“煤气中毒报警器”一文后,很多读者来信、来访、询问文中用到的载体催化元件。为此组织了这篇文章,使大家看后,对载体催化元件有所了解,以便更好地应用它。

载体催化元件是可燃气检测元件的一种,又称热效式元件或热催化元件。目前,它是我国生产的甲烷测定仪、甲烷警报仪、甲烷警报断电仪、甲烷遥测警报仪和煤矿井下监测系统中的主要元件。

载体催化元件的结构

载体催化元件包括催化元件和载体元件,载体元件也称为补偿元件。

载体元件又分为两部分,一是铂丝螺旋圈,二是载体。铂丝螺旋圈是整个载体的支持物和元件的加热器,而载体部分是用耐火材料制作的。载体元件呈白色,又称为白元件。

催化元件分为铂丝螺旋圈、载体和催化剂三部分。铂丝螺旋圈和载体与上述相同,而催化剂主要作催化氧化甲烷用。催化元件呈棕黑色,所以又称它为黑元件。

载体催化元件的形状有圆形、椭圆形和圆柱形三种。其中圆形元件的直径约为1mm,重1毫克左右,见图1所示。

图1
图1 🔍原图 (418×373)

载体催化元件的工作原理

催化元件与载体元件都装在气室中,但有的国家如日本,他们用催化元件代替载体元件作补偿元件用,把它封闭起来,不装入气室,所以气室里只有一个催化元件。

可燃气传感器的结构见图2,图中C为载体元件,D为催化元件,组成电桥的两个臂,另外两个臂由普通电阻组成。当电源电压为2~4伏时,调W\(_{1}\)使电桥平衡。然后向气室通入低浓度甲烷与空气的混合气体,在催化元件上,甲烷被催化剂催化氧化,产生一定量的热,元件温度随之升高,铂丝螺旋圈因温度升高而电阻增大,使得电桥不平衡,于是输出电信号。这样通过载体催化元件组成的传感器,就把可燃气体浓度转变成了电信号。

图2
图2 🔍原图 (452×482)

输出信号与甲烷浓度的关系

U\(_{输出}\)=\(\frac{E}{4R}\)K·M

式中,U\(_{输出}\)是电桥不平衡时输出的电压(mV),E为桥路工作电压(V),R为无甲烷时催化元件的电阻值(Ω),K为常数,M为甲烷浓度。

载体催化元件的性能

载体催化元件不能用于测定高浓度甲烷,只能测0~5%甲烷空气混合气体。测0~1%甲烷时,绝对误差不大于±0.05%(CH\(_{4}\)甲烷);大于1~4%(CH4)范围时,相对误差为±5%。载体催化元件的输出灵敏度为测定1%浓度的甲烷时,输出为25mV。载体催化元件的使用寿命:在1%甲烷空气混合气中,可日夜连续工作一年以上。(尤跃钦)