Термохимические (каталитические) ячейки

Датчики такого типа называются пеллисторами (pellistor) и предназначены для контроля концентрации в воздухе только горючих газов (H₂, CO, углеводородов, C₂H₅OH и др.).

Действие датчика основано на влиянии реакции горения газов, находящихся в контакте с нагретой спиралью в термохимической ячейке, на величину электросопротивления этой спирали. Температура спирали должна быть достаточной для воспламенения горючего газа (600÷900 ºС). Горение – это быстро протекающая экзотермическая реакция соединения горючего газа с кислородом. Например, горение СО в воздухе описывается реакцией

2СО + О₂ → 2СО₂ + ∆Q (4.1)

c выделением тепла реакции ∆Q. Для начала горения необходима термическая активация процесса, что осуществляется с помощью нагретой платиновой спирали. При малых концентрациях горючего газа в воздухе количества тепла ∆Q пропорционально концентрации горючего газа. Тепло реакции горения приводит к повышению температуры спирали к увеличению ее сопротивления пропорционально концентрации газа. Для предотвращения окисления спирали в процессе горения используют спирали из платины или иридия – термостойких инертных металлов.

Катализаторы (Pd, Rh и др.) снижают активационные пороги многих реакций, в том числе и реакции горения. Нанесение катализаторов на нагревательную спираль снижает температуру горения на 200 – 300 ºС, и воспламенение происходит при 400÷600 ºС. Подбором различных катализаторов и изменением рабочей температуры нагревательной спирали можно добиться селективности датчика к различным газам.

Термохимические ячейки недороги, надежны и чувствительны для контроля ПДК многих горючих газов.