固态聚合物电化学传感技术是电化学检测技术领域的一次技术创新突破，来自工业级技术，仍旧依据电化学气体检测原理，测量可以化学分解的不同气体。 传感器是由三个与电解质接触的电极，不同电极由不同贵金属及其它合成材料组成。电极、电解质和周围空气接触，气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在该电极上气体被氧化或还原，产生同等比例的微弱电流信号，外部电路将信号采集，并转化为标准信号输出，气体浓度与电流信号成正比，这种电化学反应技术无需外部供电，无功耗。

技术检测原理

固态聚合物电化学传感技术是电化学气体检测技术领域的一次革命性技术创新。本质上，该技术基于电化学催化反应的原理。传感器采用三电极设计，可以连续进行气体浓度测量，传感器主要由三电极系统(工作电极, 对电极, 参比电极)、固态电解质组成，并在恒电位下工作，被气体通过扩散孔到达传感器的工作电极，在电极的多孔微观表面发生电化学氧化或还原反应，反应的质子通过聚合物电解质迁移到对电极，电流信号大小与被测气体浓度成正比。

由第一菲克定律表示：
i = nFDC
因此，流过的电流与目标气体的浓度成正比，参比电极与恒电位仪保持电位恒定。
例如：
一氧化碳(CO)传感器，将发生以下化学反应：
CO + H2O→CO2 + 2 H + + 2 e-
质子扩散到对电极，在该电极上，氧气还原为水：
2 H + + 2 e- + O2→H2O

固态传感器原理特性

 1、固态电解质_非流动液体，可很好保持三相界面的稳定；

 2、固态电解质_固化材料吸水性低不会造成漏液；

 3、固态电解质_溶解度低，可抗击高浓度气体冲击，不中毒；

 4、固态电解质_无液体消耗，可保持长久灵敏度，固长寿命；

 5、固态电解质_可实现印刷工艺，自动化生产，一致性更好；

固态传感器物理特性

固态传感器技术优点

固态与液态对比

由固态聚合物电解质取代酸性液态电解液

I.这对液态传感器意味着什么？

1.因为酸性电解液有腐蚀性，所以标准传感器有密封外壳；

2.漏液风险：因为l硫酸具有很强的吸水性，因此始终有在潮湿大气中会导致液体池饱满溢出，破坏内部电级层和腐蚀损坏外部电子器件；

3.结构复杂，生产工艺繁琐会导致质量控质难度加大，不确定的质量风险增加；

4.因此液态传感器体积较大。 

II.与固态聚合物的差别是什么?

1.固体电解质不危险，不会漏液，并且更易于运输；

2.制程工艺全自动化完成，数字化工艺流程管理，质量可控，一致性更佳；

3.读数非常快速，并且立即反作用于环境。与不同湿度或温度的相关性是立即相关，不会被延迟。

4.体积小巧，更利于仪表的集成化应用设计。

固态与液态性能差异

℃温度相关性与液态电化学传感器不同

通常环境温度变化也会改变空气中的相对湿度

液态传感器

传感器温度太高时，会导致液态传感器的内部电解液中水分持续挥发，会导致反应慢，因为电子流动速度阻力较大，长期在高温环境下将会导致干涸，传感器损坏。

温度范围在0度以下时内部的液态点解液将会被逐渐冻住，导致电子无法流动，从而无信号输出，对气体无反应或反应微弱，但温度升高，传感器会恢复。

固态传感器

聚合物传感器立即对不同的湿度做出反应，可以适应15%~95%湿度，-40oC低温下工作表现依然很好,传感器非常小，因而在数分钟内就适应新温度了。

固态传感器所用所有材料适用于高达70oC低至-40oC的传感器。但是，70oC以及非常干燥的空气会使电解质特性发生改变，导致灵敏度下降。

固态与液态性能差异

RH湿度相关性 与液态电化学传感器不同

标准湿度范围为15%相对湿度至95%相对湿度之间，无冷凝。

液态传感器

会在湿度较大时，由于内部的液态电解液的吸水性特点，持续吸入空气中湿度，导致传感器的性能不断改变，终吸入水分太多，无法在内部容下时，会渗透出外壳导致酸性电解液腐蚀外表设备，导致物理性损坏，寿命终止；

太干燥时，会导致液态传感器的内部电解液中水分持续挥发，会导致反应慢，因为电子流动速度阻力较大，长期在干燥环境下将会导致干涸，传感器损坏。

固态传感器

冷凝水不能堵塞扩散孔，但会改变传感器的瞬时性能。从一开始15%的相对湿度在30分钟内变到90%，相关性发生变化。

气体浓度为一定浓度时，可以看到，在初10分钟内有信号下降，这是对干燥空气的一种稳定过程。

相对湿度变到90%时，显示出没有变化。在23oC的室温下进行测试。