Teledyne 3290 - OEM trace oxygen analyzer - Manuel (Page 6)

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2- Utilisation théorique
A l'arrière de la cellule, juste sous la structure de l'anode se trouve une membrane flexible concue pour
supporter les variations du volume interne qui se produise lors de la vie de la cellule. Cette flexibilité assure que
la membrane sensitive en téflon reste bien à sa place permettant un signal de sortie électrique constant.
L'espace entre la membrane de diffusion au dessus de la cathode et la membrane flexible à l'arrière de la
cellule est rempli par l'électrolyte. Cathode et anode sont submergées dans ce bain commun. Chacune a un
conducteur la reliant à l'un des anneaux externes sur la surface de contact sur la face inférieure de la cellule.
2.2.3 Réactions électrochimiques.
Le gaz d'échantillonage se diffuse à travers la membrane de téflon. Tout oxygène dans le gaz
d'échantillonage est réduit sur la surface de la cathode suivant l'équation suivante :
O
2 + 2 H 2 O + 4 é → 4 O H-
(4 électrons se combinent avec une molécule d'oxygène en présence d'eau de l'électrolyte pour produire 4 ions
hydroxyle.)
Lorsque l'oxygène est réduit sur la cathode, le plomb de l'anode est simultanément oxydé suivant
l'équation :
2 Pb + 4 OH- → 2 Pb
+2 + 2 H 2 O + 4 é
(Deux électrons sont transférés de chaque atome de plomb oxydé. Deux réactions à l'anode balancent la réaction
à la cathode pour le transfert de 4 électrons.)
Les électrons libérés à la surface de l'anode se déplacent vers la surface de la cathode lorsque qu'un
chemin électrique externe leur est fourni. Le courant électrique produit est proportionnel à la quantité d'oxygène
atteignant la cathode. Il est mesuré et utilisé pour déterminer la quantité d'oxygène présent dans l'échantillon.
La réaction totale dans la cellule est la somme des deux équations ci-dessus soit :
2 Pb +2 O 2 → 2 PbO
(Ces réactions continuerons aussi longtemps qu'aucun élément gazeux capable d'oxyder le plomb, (tels l'inodine,
la bromine, la chlorine et la fluorine), n'est présent dans le mélange d'échantillonnage. Les seuls composants de
ce type sont les halogenes)
Le courant généré par la cellule est limité par :
1 : la quantité d'oxygène présent dans la cellule à l'instant T.
2 : La quantité de métal constituant l'anode.
Aucun courant n'est généré en l'absence d'oxygène.
2.2.4 L'effet de la pression.
Pour la mesure de la quantité d'oxygène présent dans l'échantillon comme une partie spécifique du
mélange gazeux, il est nécessaire que l'échantillon se diffuse dans la cellule sous une pression constante.
Si la pression totale augmente, la quantité d'oxygène atteignant la cathode à travers la membrane
augmentera de même. Le transfert d'électrons et par conséquent le courant généré augmenteront aussi même si la
concentration d'oxygène dans le mélange gazeux reste constante. Il est donc important que la pression du
mélange d'échantillonage au niveau de la cellule (généralement 1 atm) reste constante entre les calibrations.
2.2.5 Caractéristiques de calibration.
En admettant que la pression de l'échantillon au niveau de la cellule soit constante, une caractéristique
de la cellule est que le courant produit dans un circuit externe, dont l'impédance est constante, est directement
proportionnel à la quantité d'oxygène atteignant la cathode. Et cette quantité est directement proportionnelle à la
quantité d'oxygène présente dans le mélange gazeux. Autrement dit, la cellule a une courbe d'électrolyse linéaire
et les circuits de mesure n'ont pas à compenser une non-linéarité.
De même, puisqu'aucun courant n'est produit en l'absence d'oxygène, dans ce cas, la courbe de réponse
passe par un 0 absolu. La cellule elle même n'a donc pas besoin d'être remise à 0.
2- Utilisation théorique