Wasseraufbereitung: Die Notwendigkeit der Gasdetektion beim Nachweis von Chlor

Wasserversorgungsunternehmen sorgen für sauberes Wasser zum Trinken, Baden und für industrielle und gewerbliche Zwecke. Kläranlagen und Abwassersysteme tragen dazu bei, unsere Wasserwege sauber und hygienisch zu halten. In der gesamten Wasserwirtschaft besteht ein erhebliches Risiko der Gasexposition und der mit Gasen zusammenhängenden Gefahren. Schädliche Gase können in Wassertanks, Versorgungsbehältern, Pumpbrunnen, Aufbereitungsanlagen, Bereichen zur Lagerung und Handhabung von Chemikalien, Schächten, Abwasserkanälen, Überläufen, Bohrlöchern und Schächten vorkommen.

Was ist Chlor und warum ist es gefährlich?

Chlorgas (_Cl2) hat eine gelbgrüne Farbe und wird zur Entkeimung von Trinkwasser verwendet. Der größte Teil des Chlors wird jedoch in der chemischen Industrie verwendet, wo es typischerweise in der Wasseraufbereitung sowie in Kunststoffen und Reinigungsmitteln eingesetzt wird. Chlorgas ist an seinem stechenden, irritierenden Geruch zu erkennen, der dem Geruch von Bleichmittel ähnelt. Der starke Geruch kann eine ausreichende Warnung für Personen sein, die dem Gas ausgesetzt sind. _Cl2 selbst ist nicht brennbar, aber es kann explosiv reagieren oder mit anderen Chemikalien wie Terpentin und Ammoniak brennbare Verbindungen bilden.

Chlorgas ist an seinem stechenden, reizenden Geruch zu erkennen, der dem Geruch von Bleichmittel ähnelt. Der starke Geruch kann eine ausreichende Warnung für Personen sein, die dem Gas ausgesetzt sind. Chlor ist giftig und kann, wenn es in konzentrierten Mengen eingeatmet oder getrunken wird, tödlich sein. Wenn Chlorgas in die Luft freigesetzt wird, können Menschen über die Haut, die Augen oder durch Einatmen dem Gas ausgesetzt sein. Chlor ist nicht brennbar, kann jedoch mit den meisten brennbaren Stoffen reagieren, was ein Brand- und Explosionsrisiko darstellt. Es reagiert auch heftig mit organischen Verbindungen wie Ammoniak und Wasserstoff, was zu Bränden und Explosionen führen kann.

Wofür wird Chlor verwendet?

Die Chlorierung von Wasser begann im^18. Jahrhundert in Schweden mit dem Ziel, Gerüche aus dem Wasser zu entfernen. Diese Methode wurde bis 1890 ausschließlich zur Beseitigung von Gerüchen aus dem Wasser verwendet, als Chlor als wirksame Substanz für Desinfektionszwecke erkannt wurde. Anfang 1900 wurde Chlor erstmals in Großbritannien zu Desinfektionszwecken eingesetzt. Im Laufe des nächsten Jahrhunderts wurde die Chlorierung zur bevorzugten Methode der Wasseraufbereitung und wird heute in den meisten Ländern der Welt zur Wasseraufbereitung eingesetzt.

Die Chlorung ist eine Methode zur Desinfektion von Wasser mit einem hohen Gehalt an Mikroorganismen, bei der entweder Chlor oder chlorhaltige Stoffe zur Oxidation und Desinfektion des Wassers verwendet werden. Es können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, um einen sicheren Chlorgehalt im Trinkwasser zu erreichen und so wasserbedingten Krankheiten vorzubeugen.

Warum brauche ich einen Chlornachweis?

Da Chlor dichter als Luft ist, neigt es dazu, sich in schlecht belüfteten oder stagnierenden Bereichen in tief liegenden Zonen zu verteilen. Obwohl Chlor an sich nicht brennbar ist, kann es in Verbindung mit Stoffen wie Ammoniak, Wasserstoff, Erdgas und Terpentin explosiv werden.

Die Reaktion des menschlichen Körpers auf Chlor hängt von mehreren Faktoren ab: der Chlorkonzentration in der Luft, der Dauer und Häufigkeit der Exposition. Die Auswirkungen hängen auch von der Gesundheit des Einzelnen und den Umweltbedingungen während der Exposition ab. So kann beispielsweise das Einatmen geringer Mengen Chlor über kurze Zeiträume das Atmungssystem beeinträchtigen. Andere Auswirkungen reichen von Husten und Schmerzen in der Brust bis hin zu Flüssigkeitsansammlungen in der Lunge sowie Haut- und Augenreizungen. Diese Wirkungen treten jedoch nicht unter natürlichen Bedingungen auf.

Unsere Lösung

Der Einsatz eines Chlorgaswarngerätes ermöglicht die Erkennung und Messung dieses Stoffes in der Luft, um Unfälle zu vermeiden. Ausgestattet mit einem elektrochemischen Chlorsensor überwacht ein stationärer oder tragbarer _Cl2-Detektor für ein oder mehrere Gase die Chlorkonzentration in der Umgebungsluft. Wir verfügen über eine breite Palette von Gasmessgeräten, die Ihnen helfen, die Anforderungen der Wasseraufbereitungsindustrie zu erfüllen.

Fest installierte Gasdetektoren sind ideal für die Überwachung von Wasseraufbereitungsanlagen und die Warnung der Arbeiter vor allen wichtigen Gasgefahren. Die ortsfesten Gasdetektoren können dauerhaft in Wassertanks, Abwassersystemen und allen anderen Bereichen, die ein hohes Risiko der Gasaussetzung darstellen, angebracht werden.

Tragbare Gasdetektoren sind leichte und robuste, tragbare Gasdetektionsgeräte. Die tragbaren Gasdetektoren geben ein akustisches Signal ab und alarmieren die Arbeiter, wenn die Gaskonzentration gefährliche Werte erreicht, so dass Maßnahmen ergriffen werden können. Unser Gasmanund Gas-Pro verfügen über zuverlässige Chlorsensoren für die Überwachung von Einzelgasen und für die Überwachung mehrerer Gase.

Schalttafeln können zur Koordinierung zahlreicher ortsfester Gaswarngeräte eingesetzt werden und als Auslöser für Alarmsysteme dienen.

Wenn Sie weitere Informationen über die Gasdetektion im Bereich Wasser und Wasseraufbereitung wünschen oder mehr über das Gasdetektionssortiment von Crowcon erfahren möchten, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.

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Überblick über die Industrie: Batterieleistung

Batterien sind ein wirksames Mittel zur Verringerung von Stromausfällen, da sie auch überschüssige Energie aus dem herkömmlichen Netz speichern können. Die in den Batterien gespeicherte Energie kann immer dann freigesetzt werden, wenn eine große Menge an Strom benötigt wird, z. B. bei einem Stromausfall in einem Rechenzentrum, um Datenverluste zu verhindern, oder als Reservestromversorgung für ein Krankenhaus oder eine militärische Anwendung, um die Kontinuität lebenswichtiger Dienste zu gewährleisten. Großbatterien können auch eingesetzt werden, um kurzfristige Bedarfslücken im Netz zu schließen. Diese Batteriezusammensetzungen können auch in kleineren Größen für den Antrieb von Elektroautos verwendet werden und können weiter verkleinert werden, um kommerzielle Produkte wie Telefone, Tablets, Laptops, Lautsprecher und - natürlich - persönliche Gasdetektoren zu betreiben.

Die Anwendungen umfassen Batteriespeicherung, Transport und Schweißen und können in vier Hauptkategorien unterteilt werden: Chemisch - z. B. Ammoniak, Wasserstoff, Methanol und synthetische Kraftstoffe, elektrochemisch - Bleisäure, Lithium-Ionen, Na-Cd, Na-Ionen, elektrisch - Superkondensatoren, supraleitende Magnetspeicher und mechanisch - Druckluft, gepumptes Wasser, Schwerkraft.

Gasgefahren

Brände von Li-Ionen-Batterien

Ein großes Problem ergibt sich, wenn statische Elektrizität oder ein fehlerhaftes Ladegerät die Batterieschutzschaltung beschädigt. Diese Beschädigung kann dazu führen, dass die Halbleiterschalter ohne Wissen des Benutzers in die EIN-Stellung geschaltet werden. Eine Batterie mit einer defekten Schutzschaltung kann zwar normal funktionieren, bietet aber möglicherweise keinen Schutz vor Kurzschlüssen. Ein Gasdetektionssystem kann feststellen, ob ein Fehler vorliegt, und kann in einer Rückkopplungsschleife verwendet werden, um die Stromversorgung abzuschalten, den Raum abzudichten und ein Inertgas (z. B. Stickstoff) in den Bereich freizusetzen, um einen Brand oder eine Explosion zu verhindern.

Austritt von giftigen Gasen vor dem thermischen Durchgehen

Das thermische Durchgehen von Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Zellen hat zu mehreren Bränden geführt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Brände durch entflammbare Gase ausgelöst werden, die während des thermischen Durchgehens aus den Batterien austreten. Der Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie ist brennbar und enthält in der Regel Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6) oder andere fluorhaltige Li-Salze. Im Falle einer Überhitzung verdampft der Elektrolyt und wird schließlich aus den Batteriezellen ausgestoßen. Forscher haben festgestellt, dass handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien bei einem Brand beträchtliche Mengen an Fluorwasserstoff (HF) freisetzen können und dass die Emissionsraten je nach Batterietyp und Ladezustand (SOC) variieren. Fluorwasserstoff kann die Haut durchdringen und tiefes Hautgewebe und sogar Knochen und Blut angreifen. Selbst bei minimaler Exposition können Schmerzen und Symptome erst nach mehreren Stunden auftreten, wenn die Schäden bereits extrem sind.

Wasserstoff und Explosionsgefahr

Da Wasserstoff-Brennstoffzellen als Alternative zu fossilen Brennstoffen immer beliebter werden, ist es wichtig, sich der Gefahren von Wasserstoff bewusst zu sein. Wie alle Brennstoffe ist auch Wasserstoff leicht entzündlich, und wenn er ausläuft, besteht echte Brandgefahr. Herkömmliche Blei-Säure-Batterien produzieren Wasserstoff, wenn sie geladen werden. Diese Batterien werden in der Regel gemeinsam aufgeladen, manchmal im selben Raum oder Bereich, was zu einer Explosionsgefahr führen kann, insbesondere wenn der Raum nicht richtig belüftet ist. Bei den meisten Wasserstoffanwendungen können aus Sicherheitsgründen keine Geruchsstoffe verwendet werden, da sich Wasserstoff schneller verflüchtigt als Geruchsstoffe. Für Wasserstofftankstellen gelten Sicherheitsnormen, die eine angemessene Schutzausrüstung für alle Mitarbeiter vorschreiben. Dazu gehören Personendetektoren, die in der Lage sind, sowohl den Wasserstoffgehalt in ppm als auch den %LEL-Wert zu erkennen. Die Standardalarmstufen sind auf 20 % und 40 % UEG, d. h. 4 % des Volumens, eingestellt, aber bei einigen Anwendungen kann ein benutzerdefinierter PPM-Bereich und eine benutzerdefinierte Alarmstufe erforderlich sein, um Wasserstoffansammlungen schnell zu erkennen.

Wenn Sie mehr über die Gefahren von Gas in der Batteriewirtschaft erfahren möchten, besuchen Sie unsereIndustrie-Seitefür weitere Informationen.

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Eine kurze Geschichte der Gasdetektion

Die Entwicklung der Gasüberwachung hat sich im Laufe der Jahre stark verändert. Neue, innovative Ideen von Kanarienvögeln bis hin zu tragbaren Überwachungsgeräten bieten den Arbeitern eine kontinuierliche, präzise Gasüberwachung.

Die industrielle Revolution war der Katalysator für die Entwicklung der Gasdetektion, da sie die Verwendung von vielversprechenden Brennstoffen wie Kohle ermöglichte. Da Kohle entweder im Bergbau oder unter Tage abgebaut werden kann, waren Hilfsmittel wie Helme und Flammenlampen der einzige Schutz vor den Gefahren einer Methanexposition unter Tage, die noch nicht entdeckt worden waren. Methangas ist farb- und geruchlos, so dass seine Anwesenheit schwer zu erkennen ist, bis ein auffälliges Muster von Gesundheitsproblemen entdeckt wird. Die Risiken der Gasexposition führten dazu, dass man mit Nachweismethoden experimentierte, um die Sicherheit der Arbeiter auf Jahre hinaus zu gewährleisten.

Der Bedarf an Gasdetektion

Als sich die Gasbelastung abzeichnete, wurde den Bergleuten klar, dass sie wissen mussten, ob es in der Mine, in der sie arbeiteten, eine Methangasquelle gab. Anfang des 19. Jahrhunderts wurde der erste Gasdetektor erfunden, und viele Bergleute trugen Flammenleuchten an ihren Helmen, um während der Arbeit sehen zu können, so dass die Fähigkeit, das extrem brennbare Methangas aufzuspüren, von größter Bedeutung war. Die Arbeiter trugen eine dicke, nasse Decke über dem Körper und hatten einen langen Docht bei sich, dessen Ende in Flammen stand. Beim Betreten der Minen bewegte der Arbeiter die Flamme an den Wänden entlang und suchte nach Gaseinschlüssen. Wurde eine Gasblase gefunden, entzündete sie sich und wurde der Besatzung gemeldet, während die Person, die sie aufspürte, durch die Decke geschützt war. Mit der Zeit wurden fortschrittlichere Methoden zum Aufspüren von Gas entwickelt.

Die Einführung der Kanarienvögel

Die Gasdetektion wurde von Menschen auf Kanarienvögel verlagert, da diese laut zwitschern und ein ähnliches Nervensystem zur Steuerung der Atmung haben. Die Kanarienvögel wurden in bestimmten Bereichen des Bergwerks platziert, von wo aus die Arbeiter nach den Kanarienvögeln sahen, um sie zu versorgen und festzustellen, ob ihre Gesundheit beeinträchtigt war. Während der Arbeitsschichten hörten die Bergleute auf das Zwitschern der Kanarienvögel. Wenn ein Kanarienvogel anfing, seinen Käfig zu schütteln, war dies ein deutliches Anzeichen dafür, dass er einer Gasblase ausgesetzt war, die seine Gesundheit beeinträchtigt hatte. Die Bergleute evakuierten dann das Bergwerk und stellten fest, dass es unsicher war, es zu betreten. In einigen Fällen, in denen der Kanarienvogel ganz aufhörte zu zwitschern, wussten die Bergleute, dass sie das Bergwerk schneller verlassen mussten, bevor die Gasbelastung ihre Gesundheit beeinträchtigen konnte.

Das Flammenlicht

Die Flammenlampe war die nächste Entwicklung für die Gasdetektion im Bergwerk, da man sich um die Sicherheit der Tiere sorgte. Während die Flamme den Bergleuten Licht spendete, befand sie sich in einer Flammensperre, die jegliche Hitze absorbierte und die Flamme einfing, um zu verhindern, dass sie eventuell vorhandenes Methan entzündete. Die äußere Hülle enthielt ein Glasstück mit drei horizontal verlaufenden Einschnitten. Die mittlere Linie stellte die ideale Gasumgebung dar, während die untere Linie eine sauerstoffarme Umgebung und die obere Linie eine Methanexposition oder eine sauerstoffangereicherte Umgebung anzeigte. Die Bergleute zündeten die Flamme in einer Umgebung mit Frischluft an. Wenn die Flamme kleiner wurde oder zu erlöschen begann, deutete dies auf eine sauerstoffarme Umgebung hin. Wurde die Flamme größer, wussten die Bergleute, dass Methan mit Sauerstoff vorhanden war, was in beiden Fällen bedeutete, dass sie das Bergwerk verlassen mussten.

Der katalytische Sensor

Obwohl die Flammenlampe eine Entwicklung in der Gasdetektionstechnologie war, war sie doch kein "Einheitsansatz" für alle Branchen. Daher war der katalytische Sensor der erste Gasdetektor, der Ähnlichkeit mit der modernen Technologie hat. Die Sensoren funktionieren nach dem Prinzip, dass bei der Oxidation eines Gases Wärme entsteht. Der katalytische Sensor funktioniert durch eine Temperaturänderung, die proportional zur Gaskonzentration ist. Dies war zwar ein Fortschritt in der Entwicklung der für die Gasdetektion erforderlichen Technologie, doch war anfangs noch eine manuelle Bedienung erforderlich, um einen Messwert zu erhalten.

Moderne Technologie

Die Gaswarntechnik hat sich seit dem frühen 19. Jahrhundert, als das erste Gaswarngerät registriert wurde, enorm weiterentwickelt. Heute gibt es mehr als fünf verschiedene Arten von Sensoren, die in allen Branchen eingesetzt werden, darunter Elektrochemische, Katalytische Perlen (Pellistor), Photoionisationsdetektor (PID) und Infrarot-Technik (IR), zusammen mit den modernsten Sensoren Molekulares Eigenschaftsspektrometer™ (MPS™) und Langlebiger Sauerstoff (LLO2) sind moderne Gasdetektoren hochempfindlich, genau und vor allem zuverlässig, so dass die Sicherheit aller Mitarbeiter gewährleistet ist und die Zahl der Todesfälle am Arbeitsplatz reduziert werden kann.

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Wie funktionieren elektrochemische Sensoren?

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.

Um mehr zu erfahren, besuchen Sie unsere technische Seite für weitere Informationen.

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Wie lange wird mein Gassensor halten?

Gasdetektoren werden in vielen Industriezweigen (z. B. Wasseraufbereitung, Raffinerien, Petrochemie, Stahlindustrie und Bauwesen, um nur einige zu nennen) in großem Umfang eingesetzt, um Personal und Ausrüstung vor gefährlichen Gasen und deren Auswirkungen zu schützen. Die Benutzer von tragbaren und fest installierten Geräten kennen die potenziell erheblichen Kosten, die für den sicheren Betrieb ihrer Geräte während ihrer Lebensdauer anfallen. Unter Gassensoren versteht man die Messung der Konzentration eines bestimmten Analyten von Interesse, z. B. CO (Kohlenmonoxid), CO2 (Kohlendioxid) oder NOx (Stickoxid). Es gibt zwei Gassensoren, die in industriellen Anwendungen am häufigsten eingesetzt werden: elektrochemische Sensoren für toxische Gase und Sauerstoffmessungen und Pellistoren (oder katalytische Perlen) für brennbare Gase. In den letzten Jahren hat die Einführung der beiden Sauerstoff und MPS (Molecular Property Spectrometer)-Sensoren haben in den letzten Jahren für mehr Sicherheit gesorgt.

Woran erkenne ich, dass mein Sensor ausgefallen ist?

In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere Patente und Techniken auf Gasdetektoren angewandt, die angeblich in der Lage sind, festzustellen, wann ein elektrochemischer Sensor ausgefallen ist. Die meisten dieser Verfahren lassen jedoch nur den Schluss zu, dass der Sensor durch irgendeine Form der Elektrodenstimulation funktioniert, und könnten ein falsches Gefühl der Sicherheit vermitteln. Die einzige sichere Methode, um nachzuweisen, dass ein Sensor funktioniert, besteht darin, Prüfgas zuzuführen und die Reaktion zu messen: ein Bump-Test oder eine vollständige Kalibrierung.

Elektrochemischer Sensor

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.

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.

Die Exposition gegenüber extrem hohen Gaskonzentrationen kann die Sensorleistung ebenfalls 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 Erschütterungen 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 gebräuchliche Gase wie Kohlenmonoxid oder Schwefelwasserstoff haben eine Betriebslebensdauer, 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.

Pellistor-Sensor

Pellistor-Sensoren bestehen aus zwei aufeinander abgestimmten Drahtspulen, die jeweils in eine Keramikperle eingebettet sind. Durch die Spulen fließt Strom, der die Perlen auf etwa 500˚C erhitzt. Das brennbare Gas verbrennt an der Perle, und die zusätzlich erzeugte Wärme führt zu einem Anstieg des Spulenwiderstands, der vom Gerät gemessen wird, um die Gaskonzentration anzuzeigen.

Faktoren, die die Lebensdauer von Pellistor-Sensoren beeinflussen

Die beiden Hauptfaktoren, die sich auf die Lebensdauer des Sensors auswirken, sind eine hohe Gaskonzentration und eine Potenzierung oder Inhibierung des Sensors. Auch extreme mechanische Stöße oder Vibrationen können die Lebensdauer des Sensors beeinträchtigen. Die Fähigkeit der Katalysatoroberfläche, das Gas zu oxidieren, nimmt ab, wenn sie vergiftet oder gehemmt wurde. Eine Sensorlebensdauer von mehr als zehn Jahren ist bei Anwendungen üblich, bei denen keine hemmenden oder vergiftenden Verbindungen vorhanden sind. Pellistoren mit höherer Leistung haben eine größere katalytische Aktivität und sind weniger anfällig für Vergiftungen. Porösere Kügelchen haben auch eine größere katalytische Aktivität, da ihr Oberflächenvolumen größer ist. Ein geschickter Entwurf und ausgeklügelte Herstellungsverfahren gewährleisten eine maximale Porosität der Perlen. Hohe Gaskonzentrationen (>100%LEL) können die Sensorleistung ebenfalls beeinträchtigen und eine Verschiebung des Null-/Basisliniensignals verursachen. Eine unvollständige Verbrennung führt zu Kohlenstoffablagerungen auf der Sicke: Der Kohlenstoff "wächst" in den Poren und verursacht mechanische Schäden. Der Kohlenstoff kann jedoch im Laufe der Zeit abgebrannt werden, um die katalytischen Stellen wieder freizulegen. Extreme mechanische Stöße oder Vibrationen können in seltenen Fällen auch einen Bruch der Pellistorspulen verursachen. Dieses Problem tritt eher bei tragbaren als bei stationären Gasdetektoren auf, da diese eher fallen gelassen werden und die verwendeten Pellistoren weniger Strom verbrauchen (um die Batterielebensdauer zu maximieren) und daher empfindlichere, dünnere Drahtspulen verwenden.

Woran erkenne ich, dass mein Sensor ausgefallen ist?

Ein vergifteter Pellistor bleibt elektrisch funktionsfähig, reagiert aber möglicherweise nicht auf Gas. Daher können das Gaswarngerät und das Kontrollsystem scheinbar in einem gesunden Zustand sein, aber ein Leck in einem brennbaren Gas wird möglicherweise nicht erkannt.

Sauerstoffsensor

Unser neuer bleifreier, langlebiger Sauerstoffsensor hat keine komprimierten Bleistränge, in die der Elektrolyt eindringen muss, so dass ein dickflüssiger Elektrolyt verwendet werden kann, was bedeutet, dass es keine Lecks gibt, keine durch Lecks verursachte Korrosion und verbesserte Sicherheit. Die zusätzliche Robustheit dieses Sensors ermöglicht es uns, eine 5-Jahres-Garantie zu gewähren, die für zusätzliche Sicherheit sorgt.

Langlebige Sauerstoffsensoren haben eine lange Lebensdauer von 5 Jahren und zeichnen sich durch geringere Ausfallzeiten, niedrigere Betriebskosten und eine geringere Umweltbelastung aus. Sie messen Sauerstoff über einen breiten Konzentrationsbereich von 0 bis 30 % Volumen genau und sind die nächste Generation der O2-Gaserkennung.

MPS-Sensor

MPS Sensor bietet eine fortschrittliche Technologie, die eine Kalibrierung überflüssig macht und eine "echte UEG (untere Explosionsgrenze)" für die Messung von fünfzehn brennbaren Gasen liefert, aber alle brennbaren Gase in einer Umgebung mit mehreren Arten erkennen kann. Dies verringert das Risiko für das Personal und vermeidet kostspielige Ausfallzeiten. Der MPS-Sensor ist außerdem immun gegen Sensorvergiftungen.

Sensorausfälle aufgrund von Vergiftungen können eine frustrierende und kostspielige Erfahrung sein. Die Technologie des MPS™-Sensorswird durch Verunreinigungen in der Umgebung nicht beeinträchtigt. Bei Prozessen mit Verunreinigungen steht nun eine Lösung zur Verfügung, die zuverlässig und ausfallsicher arbeitet, um den Bediener zu warnen und dem Personal und den Anlagen in gefährlichen Umgebungen ein sicheres Gefühl zu geben. Es ist jetzt möglich, mehrere brennbare Gase zu erkennen, sogar in rauen Umgebungen, mit nur einem Sensor, der nicht kalibriert werden muss und eine erwartete Lebensdauer von mindestens 5 Jahren hat.

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