伽凡尼電式（galvanic）氧氣分析儀的測量原理為何？

本題觀念

伽凡尼電式氧氣分析儀（galvanic oxygen analyzer）是電化學燃料電池型感測器。氧氣先通過透氧膜，再在陰極接受電子而被還原；鹼性電解液中的水參與反應，生成氫氧根離子（OH⁻）。這個反應會造成可測量的電流，電流大小與進入感測器的氧氣量及氧氣濃度相關。

判斷儀器原理時，要把「氧氣本身的化學反應」和其他分析方法分開。伽凡尼式感測器靠電極、電解液、透氧膜與自發性氧化還原反應工作，不是測量氧氣的順磁性、氣體熱傳導性或紅外線吸收。

選項分析

A. 氧氣之化學反應形成 OH⁻：正確。陰極反應可寫成 O₂＋2H₂O＋4e⁻ → 4OH⁻。氧氣被還原後形成 OH⁻，並透過整個電化學反應產生與氧氣量相關的電流，因此這是伽凡尼電式的核心原理。

B. 氧氣之順磁性：錯誤。氧氣具有順磁性，確實可以作為另一類氧氣分析儀的測量基礎；該方法利用磁場中氧氣受到的作用來估算濃度，但不是伽凡尼電池的原理。

C. 熱傳導性：錯誤。不同氣體的熱傳導差異可用於氣體分析，但伽凡尼感測器讀取的是電化學反應造成的電流，不是熱量傳遞速度。

D. 紅外線吸收：錯誤。紅外線吸收常用來分析具有合適吸收頻譜的氣體；伽凡尼式氧氣感測器沒有以光學吸收作為主要測量步驟。

答案解析

伽凡尼電式感測器可視為小型自發供電燃料電池。氧氣由膜擴散至陰極，在鹼性環境中被還原形成 OH⁻；另一電極

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