Elektrochemische Sensoren werden meist im Diffusionsmodus verwendet, bei dem Gas aus der Umgebung durch ein Loch in der Oberfläche der Zelle eintritt. Einige Geräte verwenden eine Pumpe, um dem Sensor Luft oder Gasproben zuzuführen. Eine PTFE-Membran wird über der Öffnung angebracht, um das Eindringen von Wasser oder Ölen in die Zelle zu verhindern. Sensorbereiche und Empfindlichkeiten können durch die Verwendung unterschiedlich großer Löcher variiert werden. Größere Löcher bieten eine höhere Empfindlichkeit und Auflösung, während kleinere Löcher die Empfindlichkeit und Auflösung verringern, aber den Bereich vergrößern.

Vorteile

Elektrochemische Sensoren haben mehrere Vorteile.

• Kann spezifisch für ein bestimmtes Gas oder einen Dampf im Promillebereich sein. Der Grad der Selektivität hängt jedoch von der Art des Sensors, dem Zielgas und der Gaskonzentration ab, für die der Sensor ausgelegt ist.
• Hohe Wiederholbarkeit und Genauigkeit. Einmal auf eine bekannte Konzentration kalibriert, liefert der Sensor einen genauen Messwert für ein Zielgas, der wiederholbar ist.
• Nicht anfällig für Vergiftungen durch andere Gase, wobei das Vorhandensein von anderen Umgebungsdämpfen die Lebensdauer des Sensors nicht verkürzt oder beeinträchtigt.
• Günstiger als die meisten anderen Gasdetektionstechnologien, wie z. B. IR oder PID Technologien. Elektrochemische Sensoren sind auch wirtschaftlicher.

Probleme mit Querempfindlichkeiten

Querempfindlichkeit liegt vor, wenn ein anderes Gas als das zu überwachende/erfassende Gas den Messwert eines elektrochemischen Sensors beeinflussen kann. Dies führt dazu, dass die Elektrode im Sensor auch dann reagiert, wenn das Zielgas eigentlich nicht vorhanden ist, oder es führt zu einer ungenauen Anzeige und/oder einem Alarm für dieses Gas. Die Querempfindlichkeit kann bei elektrochemischen Gasdetektoren mehrere Arten von ungenauen Messwerten verursachen. Diese können positiv sein (Anzeige des Vorhandenseins eines Gases, obwohl es nicht vorhanden ist, oder Anzeige einer Konzentration des Gases, die über dem tatsächlichen Wert liegt), negativ (eine reduzierte Reaktion auf das Zielgas, die suggeriert, dass es nicht vorhanden ist, obwohl es vorhanden ist, oder eine Anzeige, die eine niedrigere Konzentration des Zielgases suggeriert, als tatsächlich vorhanden ist), oder das Störgas kann eine Hemmung verursachen.

Faktoren, die die Lebensdauer elektrochemischer Sensoren beeinflussen

Es gibt drei Hauptfaktoren, die sich auf die Lebensdauer des Sensors auswirken: Temperatur, extrem hohe Gaskonzentrationen und Feuchtigkeit. Weitere Faktoren sind die Sensorelektroden sowie extreme Vibrationen und mechanische Stöße.

Extreme Temperaturen können die Lebensdauer des Sensors beeinträchtigen. Der Hersteller gibt einen Betriebstemperaturbereich für das Gerät an: in der Regel -30˚C bis +50˚C. Qualitativ hochwertige Sensoren sind jedoch in der Lage, kurzzeitige Überschreitungen dieser Grenzwerte zu verkraften. Kurze (1-2 Stunden) Exposition gegenüber 60-65˚C für H2S- oder CO-Sensoren (zum Beispiel) ist akzeptabel, aber wiederholte Vorfälle führen zur Verdampfung des Elektrolyts und zu Verschiebungen der Basislinie (Null) und zu einer langsameren Reaktion.

Auch extrem hohe Gaskonzentrationen können die Sensorleistung beeinträchtigen. Elektrochemische Sensoren werden in der Regel bis zum Zehnfachen ihres Auslegungsgrenzwertes getestet. Sensoren, die aus hochwertigem Katalysatormaterial hergestellt werden, sollten solchen Belastungen standhalten können, ohne dass es zu chemischen Veränderungen oder langfristigen Leistungseinbußen kommt. Sensoren mit geringerer Katalysatorbelastung können Schaden nehmen.

Den größten Einfluss auf die Lebensdauer der Sensoren hat die Luftfeuchtigkeit. Die ideale Umgebungsbedingung für elektrochemische Sensoren ist 20˚Celsius und 60 % RH (relative Luftfeuchtigkeit). Steigt die Luftfeuchtigkeit über 60 % RH, wird Wasser in den Elektrolyten absorbiert, was zu einer Verdünnung führt. In extremen Fällen kann der Flüssigkeitsgehalt um das 2-3-fache ansteigen, was zu Leckagen am Sensorgehäuse und dann an den Stiften führen kann. Unter 60 % r.F. beginnt das Wasser im Elektrolyt zu dehydrieren. Die Ansprechzeit kann sich durch das Austrocknen des Elektrolyten erheblich verlängern. Sensorelektroden können unter ungewöhnlichen Bedingungen durch störende Gase vergiftet werden, die am Katalysator adsorbieren oder mit ihm reagieren und Nebenprodukte erzeugen, die den Katalysator hemmen.

Extreme Vibrationen und mechanische Stöße können die Sensoren ebenfalls beschädigen, da die Schweißnähte, die die Platinelektroden, die Verbindungsstreifen (oder Drähte bei einigen Sensoren) und die Stifte miteinander verbinden, brechen.

Normale" Lebenserwartung eines elektrochemischen Sensors

Elektrochemische Sensoren für gängige Gase wie Kohlenmonoxid oder Schwefelwasserstoff haben eine Betriebsdauer die üblicherweise mit 2-3 Jahren angegeben wird. Exotischere Gassensoren wie z. B. Fluorwasserstoff haben eine Lebensdauer von nur 12-18 Monaten. Unter idealen Bedingungen (stabile Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Bereich von 20 °C und 60 % relative Luftfeuchtigkeit) und ohne das Auftreten von Verunreinigungen sind elektrochemische Sensoren für eine Betriebsdauer von mehr als 4000 Tagen (11 Jahren) bekannt. Die regelmäßige Einwirkung des Zielgases schränkt die Lebensdauer dieser winzigen Brennstoffzellen nicht ein: Hochwertige Sensoren verfügen über eine große Menge an Katalysatormaterial und robuste Leiter, die durch die Reaktion nicht erschöpft werden.

Produkte

Da elektrochemische Sensoren wirtschaftlicher, Wir haben eine Reihe von tragbaren Produkten und stationären Produkten die diesen Sensortyp zum Aufspüren von Gasen verwenden.

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