Elektrochemische Sensoren für Gaswarngeräte
Ein erheblicher Teil der brennbaren, giftigen und gefährlichen Gase ist elektrochemisch aktiv und kann elektrochemisch oxidiert oder reduziert werden. Mithilfe dieser Reaktionen können Gaskomponenten unterschieden und Gaskonzentrationen erkannt werden. Elektrochemische Gassensoren werden in viele Unterkategorien unterteilt:
(1) Gassensoren vom Primärzellentyp (auch bekannt als: Gassensoren vom Gavony-Batterietyp, auch bekannt als Gassensoren vom Brennstoffzellentyp, auch bekannt als Gassensoren vom Spontanbatterietyp), ihr Prinzip ist das gleiche wie bei der von uns verwendeten Trockenbatterie, außer dass die Kohlenstoff-Mangan-Elektroden der Batterie durch Gaselektroden ersetzt werden. Am Beispiel des Sauerstoffsensors wird Sauerstoff an der Kathode reduziert und Elektronen fließen durch das Amperemeter zur Anode, wo das Bleimetall oxidiert wird. Die Stärke des Stroms hängt direkt von der Sauerstoffkonzentration ab. Dieser Sensortyp kann Sauerstoff, Schwefeldioxid, Chlor usw. effektiv erkennen.
(2) Gassensor mit konstantem Potential und elektrolytischer Zelle. Dieser Sensor wird sehr effektiv zur Erkennung von reduzierenden Gasen verwendet. Sein Prinzip ist nicht dasselbe wie das des Sensors mit primärer Zelle. Seine elektrochemische Reaktion erfolgt unter dem Einfluss des Stroms, was eine echte Coulomb-Analyse des Sensors darstellt. Dieser Sensor wurde erfolgreich zur Erkennung von Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Hydrazin und anderen Gasen eingesetzt und ist der Hauptbestandteil der bestehenden Sensoren zur Erkennung giftiger und gefährlicher Gase.
(3) Bei einem Gassensor mit Konzentrationsunterschied in einer Batterie wird durch die elektrochemische Aktivität des Gases auf beiden Seiten der elektrochemischen Batterie spontan ein elektrisches Konzentrationsunterschiedspotential gebildet. Die Größe des elektrischen Potentials und die Konzentration des Gases hängen mit dem Erfolg dieses Sensors zusammen, beispielsweise als Sauerstoffsensor für Kraftfahrzeuge oder als Kohlendioxidsensor mit festem Elektrolyten.
(4) Bei dem Gassensor vom Grenzstromtyp handelt es sich um einen Sensor zur Messung der Sauerstoffkonzentration unter Verwendung einer elektrochemischen Zelle mit Grenzstrom und Trägerkonzentration, der mit dem Prinzip der Herstellung eines Sauerstoff(gas)konzentrationssensors in Zusammenhang steht und zur Sauerstofferkennung in Kraftfahrzeugen und zur Erkennung der Sauerstoffkonzentration in Stahl verwendet wird.
Infrarot
Die meisten Gase weisen charakteristische Absorptionsspitzen im mittleren Infrarotbereich auf. Die Konzentration eines Gases lässt sich durch Erfassen der Absorption an der Stelle der charakteristischen Absorptionsspitze ermitteln.
Diese Sensoren wurden früher in großen Analysegeräten verwendet, aber in den letzten Jahren konnte die Größe dieser Sensoren mit der Entwicklung der Sensorindustrie auf Basis der MEMS-Technologie von riesigen 10 Litern und 45 Kilogramm auf etwa 2 Milliliter (daumengroß) reduziert werden. Durch die Verwendung von Infrarotdetektoren, die keine modulierte Lichtquelle benötigen, sind die Geräte völlig wartungsfrei und ohne mechanisch bewegliche Teile. Der Infrarot-Gassensor kann effektiv zwischen Gasarten unterscheiden und Gaskonzentrationen genau messen.
Dieser Sensor wird erfolgreich zur Kohlendioxid- und Methanerkennung eingesetzt.
