Elektrokemiske sensorer anvendes til detektion af ilt og giftige gasser. Dette sker ved at måle koncentrationen af en strøm i et eksternt kredsløb. Der findes mange typer, der er indstillet til at overvåge både giftige og ikke-giftige gasser i forskellige koncentrationsområder, og alle kan modstå krævende miljøer, der undertiden har høj luftfugtighed og temperatur.
Sensorerne anvendes i diffusionstilstand, hvor gassen i det omgivende miljø trænger ind gennem et hul i cellens overflade. Nogle instrumenter anvender en pumpe til at tilføre luft eller gasprøver til sensoren, hvor diffusionen tager over og transporterer gassen ind i sensorens måleelementer. Der er monteret en PTFE-membran over hullet for at forhindre vand eller olie i at trænge ind i cellen.
Sensorernes rækkevidde og følsomhed kan varieres i designet ved at bruge forskellige størrelser huller. Større huller giver højere følsomhed og opløsning, mens mindre huller reducerer følsomheden og opløsningen, men øger rækkevidden.
De er populære i industrielle miljøer, hvor behovet for overvågning af svovlbrinte, kulilte og andre industrielle gasser er et lov- og sikkerhedskrav. Og de har mange meget fordelagtige egenskaber, herunder at de er meget robuste, ikke kræver meget strøm, er nemme at certificere som egentlig sikre og generelt (men ikke altid) har en rimelig pris.
Fare
Inden for transport- og energisektoren medfører en omfattende anvendelse af fossile brændstoffer udledning af forurenende gasser som f.eks. kulilte, nitrogenoxider, kulbrinter og flygtige organiske forbindelser (VOC'er). Dette er farligt for arbejdskraften i sektoren. Den indebærer også større miljømæssige og samfundsmæssige farer på grund af luftforurening. Elektrokemiske sensorer overvåger disse risici ved hjælp af lækagekontrol og kontrol af biler og kedler for at registrere, hvilke farlige gasser der udledes i realtid og deres koncentration eller ophobning. De kan også hjælpe med at optimere forbrændingsprocesser og reducere emissioner ved at forbedre energieffektiviteten og advare om farlige koncentrationer af affaldsgassetyper.
På grund af brugen af kuldioxid og ethanol i fødevare- og drikkevaresektoren er der behov for løbende gasdetektion for at undgå indtagelse af giftige, skadelige gasser. Blandt de områder, der giver anledning til bekymring, kan nævnes dampprocesser, inerte gasser til emballering, CO2 til karbonisering, giftige gasser til sterilisering og ammoniak til køling. Det er et juridisk og etisk krav at overvåge niveauerne af giftige gasser i disse miljøer, og det er vigtigt at vælge den bedste sensor til opgaven.
På grund af deres evne til at detektere lave niveauer af giftige gasser, som f.eks. svovlbrinte, er elektrokemiske sensorer særligt nyttige til at hjælpe med at beskytte dem, der arbejder inden for olie- og gassektoren. Deres robusthed gør dem også nyttige i miljøer på offshoreplatforme og borerigge ved at opretholde deres tilgængelighed til at rapportere om gasudslip.
De findes i petrokemiske og kemiske anlæg, naturgasanlæg og raffinaderier, gaslagre og lastningsanlæg samt rørledninger og kompressorstationer. Petrokemiske forarbejdningsanlæg har tendens til at være store med kompakte layouts, herunder udstyr, rørledninger og tanke. Forarbejdningsområder, hvor der er behov for gasdetektion, kan være helt eller delvist udendørs, hvilket kræver, at gasmonitorer kan modstå sollys, varme, fugt, tåge, regn, vind og undertiden sand. De elektrokemiske sensorers alsidighed og robusthed passer til disse anlægs behov og hjælper med at overvinde de komplikationer, som de forskellige gasrisici giver anledning til.
De tre vigtigste faktorer, der påvirker en elektrokemisk sensors levetid, er temperatur, udsættelse for ekstremt høje gaskoncentrationer og fugtighed. Andre faktorer omfatter sensorelektroder og ekstreme vibrationer og mekaniske stød.
Variabel levetid - Levetiden for en elektrokemisk sensor afhænger af det miljø, som den fungerer i, herunder miljøforhold, fugtighed, varme og gaskoncentrationer.
Sensorer til almindelige gasser som f.eks. kulilte eller svovlbrinte har normalt en levetid på 2-3 år. Gassensorer, der anvendes til hydrogenfluorid, kan have en levetid på kun 12-18 måneder. Det er værd at bemærke, at elektrokemiske sensorer med en stabil temperatur og luftfugtighed på omkring 20˚C og 60 % RH og uden forekomst af forurenende stoffer har holdt i op til 11 år.
Brug - Langvarig udsættelse for lav luftfugtighed medfører, at den flydende elektrolyt i en elektrokemisk sensor mister vand og får vand ved høj luftfugtighed, hvilket kan forårsage lækage og nedbrydning af sensorens funktionalitet. Selv om sensorer kan tørre ud med tiden, kan det tage op til en måned at blive opbevaret i omgivende luft, og der er risiko for, at følsomheden bliver nedsat og/eller responstiden forlænget.
