Les capteurs électrochimiques sont utilisés pour la détection de l'oxygène et des gaz toxiques. Pour ce faire, ils mesurent la concentration d'un courant dans un circuit externe. Il existe de nombreux types de capteurs adaptés à la surveillance des gaz toxiques et non toxiques dans diverses plages de concentration, et tous ont la capacité de résister à des environnements difficiles, parfois caractérisés par une humidité et une température élevées.
Les capteurs sont utilisés en mode diffusion où le gaz du milieu ambiant entre par un trou dans la face de la cellule. Certains instruments utilisent une pompe pour fournir des échantillons d'air ou de gaz au capteur, où la diffusion prend le relais et transporte le gaz dans les parties de mesure du capteur. Une membrane en PTFE est placée sur le trou pour empêcher l'eau ou les huiles de pénétrer dans la cellule.
Il est possible de faire varier la portée et la sensibilité des capteurs en utilisant des trous de différentes tailles. Les trous plus grands offrent une sensibilité et une résolution plus élevées, tandis que les trous plus petits réduisent la sensibilité et la résolution mais augmentent la portée.
Ils sont populaires dans les environnements industriels où la nécessité de surveiller le sulfure d'hydrogène, le monoxyde de carbone et d'autres gaz industriels est une exigence légale et de sécurité. Ils présentent de nombreuses caractéristiques très avantageuses, notamment une grande robustesse, une faible consommation d'énergie, une sécurité intrinsèque facile à certifier et, en général (mais pas toujours), un prix raisonnable.
Danger
Dans les secteurs du transport et de l'énergie, l'utilisation à grande échelle de combustibles fossiles entraîne l'émission de gaz polluants tels que le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote, les hydrocarbures et les composés organiques volatils (COV). Cette situation est dangereuse pour la main-d'œuvre du secteur. Il présente également des dangers plus larges pour l'environnement et la société en raison de la pollution atmosphérique. Les capteurs électrochimiques surveillent ces risques par le biais de tests d'étanchéité, du contrôle des automobiles et des chaudières, afin de détecter en temps réel les gaz dangereux émis, leur concentration ou leur accumulation. Ils peuvent également contribuer à optimiser les processus de combustion et à réduire les émissions en améliorant l'efficacité énergétique, et avertir des concentrations dangereuses des types de gaz résiduels.
En raison de l'utilisation de dioxyde de carbone et d'éthanol dans le secteur de l'alimentation et des boissons, il est nécessaire de procéder à une détection permanente des gaz pour éviter l'ingestion de gaz toxiques et nocifs. Les domaines concernés sont les procédés à vapeur, les gaz inertes pour l'emballage, le CO2 utilisé pour la carbonatation, les gaz toxiques utilisés pour la stérilisation et l'ammoniac utilisé pour la réfrigération. La surveillance des niveaux de gaz toxiques dans ces environnements est une exigence légale et éthique et il est essentiel de choisir le meilleur capteur pour cette tâche.
Grâce à leur capacité à détecter de faibles niveaux de gaz toxiques, comme le sulfure d'hydrogène, les capteurs électrochimiques sont particulièrement utiles pour protéger les personnes travaillant dans les secteurs du pétrole et du gaz. Leur robustesse les sert également dans les environnements des plates-formes offshore et des plates-formes de forage en maintenant leur disponibilité pour signaler les rejets de gaz.
On les trouve dans les usines pétrochimiques et chimiques, les usines de gaz naturel et les raffineries, les installations de stockage et de chargement du gaz, ainsi que les pipelines et les stations de compression. Les usines de traitement pétrochimique ont tendance à être de grande taille avec des agencements compacts, y compris les équipements, les canalisations et les réservoirs. Les zones de traitement nécessitant une détection de gaz peuvent être partiellement ou entièrement en plein air, ce qui exige que les détecteurs de gaz résistent à la lumière du soleil, à la chaleur, à l'humidité, au brouillard, à la pluie, au vent et parfois au sable. La polyvalence et la robustesse des capteurs électrochimiques répondent aux besoins de ces usines et permettent de surmonter les complications posées par les différents risques liés aux gaz.
Les trois principaux facteurs qui affectent la durée de vie d'un capteur électrochimique sont la température, l'exposition à des concentrations de gaz extrêmement élevées et l'humidité. Les autres facteurs sont les électrodes du capteur et les vibrations et chocs mécaniques extrêmes.
Durée de vie variable - La durée de vie d'un capteur électrochimique dépend de l'environnement dans lequel il fonctionne, notamment les conditions environnementales, l'humidité, la chaleur et les concentrations de gaz.
Les capteurs pour les gaz courants tels que le monoxyde de carbone ou le sulfure d'hydrogène ont généralement une durée de vie de 2 à 3 ans. Les capteurs de gaz utilisés pour le fluorure d'hydrogène peuvent avoir une durée de vie de seulement 12 à 18 mois. Il est intéressant de noter qu'avec une température et une humidité stables de l'ordre de 20˚C et de 60 % HR, ainsi qu'une absence d'incidence de contaminants, les capteurs électrochimiques peuvent durer jusqu'à 11 ans.
Usure - L'exposition à long terme à une faible humidité fait que l'électrolyte liquide d'un capteur électrochimique perd de l'eau et en gagne à une humidité élevée, ce qui peut provoquer des fuites et une dégradation de la fonctionnalité du capteur. Bien que les capteurs puissent s'assécher avec le temps, cela peut prendre jusqu'à un mois de stockage à l'air ambiant, et il est possible que la sensibilité soit réduite et/ou que le temps de réponse augmente.
