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22 de Abril de 2022
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Como funcionam os sensores electroquímicos? 
Geórgia Pratt
Executivo de Marketing

Os sensores electroquímicos são os mais utilizados no modo de difusão em que o gás no ambiente entra através de um buraco na face da célula. Alguns instrumentos utilizam uma bomba para fornecer amostras de ar ou gás ao sensor. Uma membrana de PTFE é colocada sobre o buraco para impedir a entrada de água ou óleos na célula. As gamas e sensibilidades dos sensores podem ser variadas na concepção, utilizando furos de diferentes tamanhos. Os furos maiores proporcionam maior sensibilidade e resolução, enquanto que os furos mais pequenos reduzem a sensibilidade e resolução, mas aumentam o alcance.

Benefícios

Os sensores electroquímicos têm várias vantagens.

  • Pode ser específico para um determinado gás ou vapor na gama de peças por milhão. No entanto, o grau de selectividade depende do tipo de sensor, do gás alvo e da concentração de gás que o sensor é concebido para detectar.
  • Elevada repetibilidade e taxa de precisão. Uma vez calibrado a uma concentração conhecida, o sensor proporcionará uma leitura precisa a um gás alvo que é repetível.
  • Não susceptível de envenenamento por outros gases, com a presença de outros vapores ambientais não diminuirá ou reduzirá a vida útil do sensor.
  • Menos caro que a maioria das outras tecnologias de detecção de gás, tais como RI ou PID tecnologias. Os sensores electroquímicos são também mais económicos.

Questões com sensibilidade cruzada

Sensibilidade cruzada ocorre quando um gás diferente do gás que está a ser monitorizado/detectado pode afectar a leitura dada por um sensor electroquímico. Isto faz com que o eléctrodo dentro do sensor reaja mesmo que o gás alvo não esteja realmente presente, ou provoca uma leitura e/ou alarme de outro modo impreciso para esse gás. A sensibilidade cruzada pode causar vários tipos de leitura imprecisa em detectores de gás electroquímico. Estes podem ser positivos (indicando a presença de um gás mesmo que este não esteja realmente presente ou indicando um nível desse gás acima do seu verdadeiro valor), negativos (uma resposta reduzida ao gás alvo, sugerindo que este está ausente quando está presente, ou uma leitura que sugere que existe uma concentração do gás alvo inferior à que existe), ou o gás interferente pode causar inibição.

Factores que afectam a vida útil dos sensores electroquímicos

Há três factores principais que afectam a vida do sensor, incluindo a temperatura, a exposição a concentrações de gás extremamente elevadas e a humidade. Outros factores incluem os eléctrodos dos sensores e as vibrações extremas e choques mecânicos.

Os extremos de temperatura podem afectar a vida útil do sensor. O fabricante indicará uma gama de temperaturas de funcionamento para o instrumento: tipicamente -30˚C a +50˚C. Os sensores de alta qualidade serão, contudo, capazes de resistir a excursões temporárias para além destes limites. A exposição curta (1-2 horas) a 60-65˚C para sensores H2S ou CO (por exemplo) é aceitável, mas incidentes repetidos resultarão na evaporação do electrólito e deslocamentos na leitura da linha de base (zero) e numa resposta mais lenta.

A exposição a concentrações de gás extremamente elevadas também pode comprometer o desempenho do sensor. Electroquímica Os sensores são tipicamente testados por exposição a até dez vezes o seu limite de concepção. Os sensores construídos com material catalisador de alta qualidade devem ser capazes de resistir a tais exposições sem alterações na química ou perda de desempenho a longo prazo. Os sensores com menor carga de catalisador podem sofrer danos.

A influência mais considerável na vida do sensor é a humidade. A condição ambiental ideal para sensores electroquímicos é 20˚Celsius e 60% RH (humidade relativa). Quando a humidade ambiente aumenta para além de 60%RH, a água será absorvida pelo electrólito causando diluição. Em casos extremos, o conteúdo líquido pode aumentar 2-3 vezes, resultando potencialmente em fugas do corpo do sensor, e depois através dos pinos. Abaixo de 60%RH, a água do electrólito começará a desidratar. O tempo de resposta pode ser significativamente prolongado à medida que o electrólito ou desidratado. Os eléctrodos dos sensores podem, em condições invulgares, ser envenenados por gases interferentes que se adsorvem no catalisador ou reagem com ele criando subprodutos que inibem o catalisador.

Vibrações extremas e choques mecânicos também podem danificar os sensores, fraturando as soldaduras que ligam os eléctrodos de platina, ligando tiras (ou fios em alguns sensores) e pinos juntos.

Esperança de vida 'normal' do sensor electroquímico

Os sensores electroquímicos para gases comuns, tais como monóxido de carbono ou sulfureto de hidrogénio, têm um vida operacional tipicamente declarado aos 2-3 anos. Os sensores de gases mais exóticos, como o fluoreto de hidrogénio, podem ter uma vida útil de apenas 12-18 meses. Em condições ideais (temperatura e humidade estáveis na região de 20˚C e 60%RH) sem incidência de contaminantes, sabe-se que os sensores electroquímicos funcionam há mais de 4000 dias (11 anos). A exposição periódica ao gás alvo não limita a vida útil destas minúsculas células de combustível: os sensores de alta qualidade têm uma grande quantidade de material catalisador e condutores robustos que não se esgotam com a reacção.

Produtos

Como os sensores electroquímicos são mais económico, Temos uma gama de produtos portáteis e produtos fixos que utilizam este tipo de sensor para detectar gases.

Para explorar mais, visite a nossa página técnica para mais informações.

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