Czujniki elektrochemiczne są wykorzystywane do wykrywania tlenu i gazów toksycznych. Ich działanie polega na pomiarze stężenia prądu w obwodzie zewnętrznym. Istnieje wiele typów czujników przystosowanych do monitorowania zarówno gazów toksycznych, jak i nietoksycznych w różnych zakresach stężeń. Wszystkie są odporne na trudne warunki środowiskowe, w tym wysoką wilgotność i temperaturę.
Czujniki są używane w trybie dyfuzyjnym, w którym gaz z otoczenia przedostaje się przez otwór w ściance komórki. Niektóre przyrządy wykorzystują pompę do dostarczania próbek powietrza lub gazu do czujnika, gdzie dyfuzja przejmuje rolę i transportuje gaz do części pomiarowych czujnika. Aby zapobiec przedostawaniu się wody lub olejów do wnętrza komory, otwór jest pokryty membraną z PTFE.
Zasięgi i czułości czujników można zmieniać w projekcie, stosując otwory o różnych rozmiarach. Większe otwory zapewniają większą czułość i rozdzielczość, natomiast mniejsze otwory zmniejszają czułość i rozdzielczość, ale zwiększają zasięg.
Są one popularne w środowiskach przemysłowych, gdzie potrzeba monitorowania siarkowodoru, tlenku węgla i innych gazów przemysłowych jest wymogiem prawnym i bezpieczeństwa. Mają one wiele bardzo korzystnych cech, takich jak duża wytrzymałość, niewymaganie dużej mocy, łatwość uzyskania certyfikatu iskrobezpieczeństwa i ogólnie (choć nie zawsze) rozsądna cena.
Zagrożenia
W sektorach transportu i energii stosowanie paliw kopalnych na szeroką skalę powoduje emisję zanieczyszczeń gazowych, takich jak tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory i lotne związki organiczne (LZO). Jest to niebezpieczne dla pracowników tego sektora. Powoduje również szersze zagrożenia środowiskowe i społeczne związane z zanieczyszczeniem powietrza. Czujniki elektrochemiczne monitorują te zagrożenia poprzez sprawdzanie szczelności, kontrolę pojazdów i kotłów, aby wykrywać, które niebezpieczne gazy są emitowane w czasie rzeczywistym, a także ich stężenie lub nagromadzenie. Mogą one również pomóc w optymalizacji procesów spalania i zmniejszeniu emisji poprzez poprawę efektywności energetycznej oraz ostrzegać o niebezpiecznych stężeniach gazów odlotowych.
Ze względu na stosowanie dwutlenku węgla i etanolu w sektorze żywności i napojów istnieje potrzeba ciągłego wykrywania gazów, aby uniknąć spożycia trujących, szkodliwych gazów. Obszary problematyczne obejmują procesy parowe, gazy obojętne do pakowania, CO2 używany do saturacji, gazy toksyczne używane do sterylizacji oraz amoniak używany w chłodnictwie. Monitorowanie poziomów gazów toksycznych w tych środowiskach jest wymogiem prawnym i etycznym, a wybór najlepszego czujnika do tego zadania ma kluczowe znaczenie.
Ze względu na zdolność do wykrywania niskich poziomów gazów toksycznych, takich jak siarkowodór, czujniki elektrochemiczne są szczególnie przydatne w ochronie osób pracujących w sektorze naftowym i gazowym. Ich solidność sprawdza się również w środowiskach platform morskich i wiertniczych, ponieważ są gotowe do informowania o uwolnieniu gazu.
Znajdują się one w zakładach petrochemicznych i chemicznych, zakładach gazu ziemnego i rafineriach, magazynach i ładowniach gazu oraz rurociągach i stacjach kompresorowych. Petrochemiczne zakłady przetwórcze są zazwyczaj duże i mają zwartą zabudowę, obejmującą urządzenia, rurociągi i zbiorniki. Miejsca przetwarzania wymagające detekcji gazu mogą być częściowo lub całkowicie na zewnątrz, co wymaga, aby monitory gazu były odporne na działanie promieni słonecznych, ciepła, wilgoci, mgły, deszczu, wiatru, a czasem piasku. Wszechstronność i wytrzymałość czujników elektrochemicznych odpowiada potrzebom takich zakładów i pomaga przezwyciężyć komplikacje związane z różnymi zagrożeniami związanymi z gazami.
Trzy główne czynniki wpływające na żywotność czujnika elektrochemicznego to temperatura, narażenie na bardzo wysokie stężenia gazów i wilgotność. Inne czynniki obejmują elektrody czujnika oraz ekstremalne wibracje i wstrząsy mechaniczne.
Zmienny czas życia - Żywotność czujnika elektrochemicznego zależy od środowiska, w którym pracuje, w tym od warunków środowiskowych, wilgotności, ciepła i stężenia gazów.
Okres eksploatacji czujników do wykrywania powszechnie występujących gazów, takich jak tlenek węgla lub siarkowodór, wynosi zazwyczaj 2-3 lata. Żywotność czujników gazu używanych do wykrywania fluorowodoru może wynosić zaledwie 12-18 miesięcy. Warto zauważyć, że przy stabilnej temperaturze i wilgotności w zakresie 20˚C i 60%RH oraz braku zanieczyszczeń czujniki elektrochemiczne działają nawet 11 lat.
Zużycie - Długotrwałe wystawienie na działanie niskiej wilgotności powoduje, że ciekły elektrolit w czujniku elektrochemicznym traci wodę, a przy wysokiej wilgotności zyskuje wodę, co może powodować wycieki i pogorszenie funkcjonalności czujnika. Chociaż czujniki mogą z czasem wyschnąć, może to trwać nawet miesiąc przechowywania w powietrzu atmosferycznym i istnieje prawdopodobieństwo, że czułość zostanie obniżona i/lub czas reakcji ulegnie wydłużeniu.
