Capteur de CO2 (Equation de Nernst)

[VIIV]

Salut a tous.

Dans le cadre d'un développement électronique, je voudrais faire acquisition de ce capteur de CO2.

La doc du capteur est loin d'être claire, de plus je ne sais pas ce que représentent certains membres de l'équation:

EMF = Ec - (R x T) / (2F) ln(P(CO2))

P(CO2)—CO2--- partial Pressure (C'est quoi??)
Ec—Constant Volume (C'est quoi??)
R—Gas Constant volume
T— Absolute Temperature (K)
F—Faraday constant

Je suppose que la fonction doit varier en fonction de P(CO2).

Quelqun pourrait me donner un exemple concret des calculs, par exemple lorsque la concentration de CO2 est de 1500 ppm à 298K?

PS: Je suis pas calé en chimie, donc soyez indulgents

Merci d'avance.
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[moco]

Commençons par la pression partielle, que tu ne connais pas,
La teneur en CO2 est appelée pression partielle dans ces article. Normalement, la pression partielle est le produit de la pression atmosphérique (de l'ordre de 101 325 Pascals) par le pourcentage du gaz étranger dans l'air. Ce pourcentage vaut 1% ou 0.01 pour 10'000 ppm. Ici, ils confondent pression partielle et teneur en CO2.

Ceci dit, la documentation que tu cites est très mal expliquée.
Pour autant que je puisse m'en rendre compte, le dispositif en question est une pile qui travaille à haute température avec un électrolyte qui n'est pas en milieu aqueux, comme toutes les piles et accumulateurs habituels. C'est une pile qui donne une tension assez médiocre, de l'ordre de 0.3 Volt. Mais cette valeur dépend de la teneur en gaz carbonique de l'air ambiant. Elle passe de 320 millivolt dans de l'air exempt de CO2 à 260 mV dans de l'air contenant 1% de CO2. Cette tension est appelée E.

Il existe une loi, qu'apparemment tu ne connais pas, qui relie la tension d'une pile aux quantités de matière présentes dans la pile. Cette loi, dite loi de Nernst, dit que la tension d'une pile E est reliée à une constante thermodynamique dite E°, à laquelle il faut ajouter un facteur RT/zF lui-même multiplié par le log de la concentration ou de la pression du réactif dont la quantité peut varier. La seule chose qui importe pour toit, est le fait que la tension en volt que donne ta pile varie proportionnellement au logarithme de la pression partielle du gaz, et non pas en fonction de cette pression. Et c'est ce qu'un des graphiques démontre, dans l'article cité.

Ceci dit, la chimie qui se produit dans la pile est décrite avec un sens rare de la médiocrité. Il y a 2 mini-électrodes en or, dont l'une est recouverte de NASICON dont personne ne dit de quoi il s'agit. Je subodore qu'il pourrit s'agir de sodium Na et le silicium Si servant de contact. Quant aux équations, je peux les traiter bien sûr, mais apparemment tu ne connais pas la chimie des piles, donc c'est tout un cours qu'il faudrait développer, et je n'ai pas le temps de le faire ici.

De plus, les équations sont écrites dans le mauvais sens. Ils ont inversé anode et cathode. Mais bon. L'électrolyte est un mélange Na₂CO₃ + Li₂CO₃ qui travaille à l'état presque fondu, donc vers 200°C. C'est pour atteindre cette température qu'il y a un corps de chauffe.

L'important semble que l'ensemble réagit correctement au log de la pression de CO2, qu'il n'est pas sensible aux autres gaz, ni à l'humidité. Mais il ne faut peut-être pas le toucher en fonction, car il doit être très chaud. Son courant de chauffe est important : de 0.2 A. Avec une résistance de 30 ohms, cela donne bien la tension annoncée de U = RI = 6 Volt pour le chauffage. La puissance P = UI = 6·0.2 = 1.2 watt, comme indiqué sur la notice.

La seule chose dont je me méfierais serait la qualité de l'isolation. Il faut absolument éviter que les fils amenant le fort courant de chauffe touchent les fils sortant de la pile, dont le courant sortant doit être extrêmement faible.

[VIIV]

Merci! Très bonnes explications!

Par contre j'ai pas compris pourquoi dans le tableau ils spécifient la tension de sortie entre 30 et 50 mV alors que d'après le graphique la tension varie entre 250 et 330mV...

[moco]

Je ne sais pas non plus comment expliquer cet effet. Peut-être s'agit-il de la variation de la tension par rapport à une référence, qui serait par exemple, la mesure dans l'air ordinaire. Je ne suis pas vraiment convaincu par cette explication.

[A voir en vidéo sur Futura]