Wprowadzenie
Pomiar gazów to zaawansowana dziedzina, która - wykonana prawidłowo - może dostarczać bardzo dokładnych wyników, natomiast wykonana niewłaściwie może prowadzić do kosztownych błędów interpretacyjnych. Czujniki przeznaczone do pomiaru pojedynczych gazów mogą reagować błędnie, jeśli nie są odpowiednio kontrolowane lub przygotowane do pracy. Może się zdarzyć, że czujnik reaguje nie tylko na gaz docelowy, ale również na inne gazy. Taka niezamierzona reakcja nazywana jest „czułością krzyżową” czujnika.
Czujniki elektrochemiczne (EC) to niezwykle wszechstronne i kompaktowe urządzenia pomiarowe, które mogą zapewniać bardzo wysoką dokładność. Analizatory EC oferują precyzyjne pomiary przy niskich kosztach, mobilność oraz wysoką odporność eksploatacyjną, dorównując innym technologiom pomiarowym – pod warunkiem, że są zainstalowane w odpowiednio zaprojektowanym i utrzymywanym systemie pomiarowym.
Czujniki CO z kompensacją krzyżową eliminującą wpływ H₂
Skuteczne rozwiązanie tego problemu interferencji zostało opracowane i jest powszechnie dostępne. Opracowano technologię czujników umożliwiającą pomiar H₂, a następnie odjęcie tej wartości od łącznego odczytu CO + H₂. Taka kompensacja krzyżowa pozwala na uzyskanie dokładnych pomiarów CO zarówno w obecności zmiennych stężeń H₂, jak i przy jego braku.
Zdolność detekcji H₂ została zintegrowana z wieloma czujnikami CO poprzez dodanie dodatkowych elektrod do istniejącej konstrukcji czujnika CO oraz zastosowanie odpowiedniego przetwarzania sygnału i logiki kompensacji.
Rysunek 1: Elektrochemiczne czujniki gazów w analizatorze testo 340
Czułości krzyżowe w elektrochemicznych czujnikach gazów oraz strategie ich kompensacji
Zasada działania elektrochemicznego czujnika gazu została przedstawiona na schemacie na rys. 2. Mierzony gaz, na przykład tlenek węgla (CO), musi najpierw przejść przez barierę dyfuzyjną (kapilarę lub membranę), a w przypadku niektórych typów czujników również przez filtr chemiczny, po czym dociera do tzw. elektrody roboczej. Elektroda ta „zanurzona” jest w elektrolicie, czyli w kwaśnym lub zasadowym roztworze wodnym. Cząsteczka gazu wywołuje reakcję chemiczną na elektrodzie roboczej, w wyniku której powstają jony, na przykład protony (H+). Następnie docierają one do elektrody przeciwnej, gdzie reagują z tlenem rozpuszczonym w elektrolicie. W tym samym czasie powstaje prąd elektryczny, który jest odprowadzany do zewnętrznego obwodu i stanowi miarę stężenia gazu. Trzecia elektroda (elektroda odniesienia) służy do stabilizacji sygnału czujnika.
Aby reakcje chemiczne mogły zachodzić na elektrodach, muszą one zawierać metal szlachetny (np. platynę) pełniący funkcję katalizatora. Wybór odpowiednich materiałów katalitycznych dla elektrod jest ograniczony, a materiały te wykazują swoje właściwości katalityczne wobec różnych gazów. Poprzez łączenie różnych katalizatorów można zwiększyć selektywność względem konkretnego gazu. Nie da się jednak uniknąć tego, że elektrochemiczne czujniki gazów wykazują czułości krzyżowe. Na przykład elektroda platynowa charakteryzuje się wysoką aktywnością katalityczną i w czujniku gazu CO wypełnionym wodnym, rozcieńczonym kwasem siarkowym będzie również reagować na gazy zakłócające, takie jak NO, NO₂, SO₂ oraz H₂.
Rysunek 2: Elektrochemiczny czujnik CO i innych gazów (schematyczne przedstawienie)
To był tylko krótki fragment. Chcesz dowiedzieć się więcej?
Oto, co jeszcze znajdziesz w materiale:
Zastosowania, w których występują wysokie stężenia H₂
Czujniki CO z kompensacją krzyżową eliminującą wpływ H₂
Czujnik CO bez kompensacji wodoru
Żywotność sensora
Rozwiązanie Testo dla obecności H₂ w spalinach
Wstępna konfiguracja analizatora
Podusumowanie
