燃料電池，通常說的是氫燃料電池（質(zhì)子交換膜燃料電池），是一種通過氫氣和氧氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。與一般的電池不同，燃料電池只需要提供穩(wěn)定的氫氣和氧氣，即可連續(xù)不斷的提供穩(wěn)定電能。為了使燃料電池的測(cè)量能這到一定精度，一般要求燃料電池對(duì)樣氣中的氧能有一個(gè)較高的響應(yīng)值，即在樣氣中含有一定程度的氧時(shí)，能產(chǎn)生一個(gè)較高的電流強(qiáng)度，這就需要電級(jí)有一個(gè)強(qiáng)的反應(yīng)效率。

燃料電池的測(cè)量信號(hào)與樣氣中的氧分壓成正比關(guān)系，測(cè)量信號(hào)不但與樣氣中的氧濃度有關(guān)系，還與樣氣的壓力成正比。因此必須使燃料電池盡可能處于穩(wěn)壓狀態(tài)，讀數(shù)才能夠準(zhǔn)確。如果大量氧分子進(jìn)入了燃料電池內(nèi)部，只有氧化反應(yīng)完成后方能重新響應(yīng)到樣氣中的氧分子含量，故此燃料電池具有氧讀數(shù)上升速度較快但下降速度慢的特點(diǎn)。此時(shí)可適當(dāng)增大樣氣流量，加大燃料電池內(nèi)樣氣的置換速率，使傳感器能更快地響應(yīng)到樣氣中氧含量的讀數(shù)。

測(cè)量氧的儀器種類繁多，根據(jù)儀器所產(chǎn)生信號(hào)方式的不同可分為∶ 化學(xué)電池式（原電池、燃料電池、赫茲電池）、濃差電池式 （氧化鋯電池和變頻極限電流池）和氣相色譜法等。但在氣體的過程分析系統(tǒng)及工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用當(dāng)中，燃料電池式氧氣體分析儀由于其測(cè)量原理簡(jiǎn)單、維護(hù)操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，特別適用于專業(yè)的氣體生產(chǎn)和電子工業(yè)等行業(yè)。

燃料電池式氧氣體分析儀的核心部件是傳感器。傳感器是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，一般由陰極、陽(yáng)極和電解質(zhì)等組成。 當(dāng)樣氣中的氧進(jìn)入燃料電池后，將獲取電子轉(zhuǎn)換成離子態(tài)，再通過電解質(zhì)的傳遞最終與陽(yáng)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物之一是樣氣中的氧，另一反應(yīng)物是存儲(chǔ)在電池中的陽(yáng)極，綜合反應(yīng)是樣氣中的氧分子和陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成陽(yáng)極材料的氧化物。這種反應(yīng)類似于燃料電池的反應(yīng)機(jī)理，因此稱此類傳感器為燃料電池式。在化學(xué)反應(yīng)中，陽(yáng)、陽(yáng)極之間發(fā)生電子遷移，如用導(dǎo)線將共連接，將會(huì)有電流產(chǎn)生，該電流的大小與進(jìn)入傳感器中的氧分子數(shù)量成正比關(guān)系，因此只要準(zhǔn)確測(cè)量出陽(yáng)、陽(yáng)極之問的電流便可得出樣氣中的氧含量。

工采網(wǎng)提供的英國(guó)SST 螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器） － O2S－FR－T2－18C是氧化鋯氧氣傳感器，敏感元件是氧化鋯，采用兩個(gè)氧化鋯盤，在其中間是一個(gè)密封空間。其中一個(gè)盤起的功能是可逆氧氣泵，依次充滿樣品氣和抽空此小空間。另一個(gè)盤用于測(cè)量氧分壓差比率，得到相對(duì)應(yīng)的傳感電壓。氧化鋯盤作為氧氣泵運(yùn)行時(shí)，需要的700 °C的溫度由加熱元件產(chǎn)生（配套的電路板O2I－FLEX－092可以提供加熱和線性模擬量輸出功能。）。氧氣泵使小空間范圍內(nèi)達(dá)到額定的小值和大值壓力所花的時(shí)間和環(huán)境中氧分壓值具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。

螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器）O2S－FR－T2－18C／B／A特性：

1）氧化范圍： 2mbar－3bar

2）氧化鋯檢測(cè)元件

3）非消耗性技術(shù)

4）無(wú)需溫度溫度，無(wú)需參考?xì)怏w

5）高精度

6）線性輸出信號(hào)

7）與外部接口板配合工作

螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器）O2S－FR－T2－18C／B／A產(chǎn)品參數(shù)：

       原文標(biāo)題 : 用于測(cè)量燃料電池系統(tǒng)的陰極中氧濃度的方法