Cómo funcionan los sensores electroquímicos?

Sensores electroquímicos utilizan una reacción química para medir la concentración de un gas específico en un entorno. Los sensores electroquímicos tienen muchas Aplicaciones diferentes, y siguen desempeñando un papel importante en muchas industrias. En esta entrada del blog, analizamos cómo funcionan los sensores electroquímicos y algunas de las aplicaciones comunes a las que sirven.

La tecnología de sensores electroquímicos se utiliza en la industria desde hace muchos años. Los requisitos actuales de sensores pequeños con bajo consumo de energía y facilidad de uso han permitido el desarrollo continuo de la tecnología. Sensores Electrquímicos pueden construirse de forma diferente dependiendo de la aplicación, y por lo tanto, proporcionan soluciones a medida para las nuevas aplicaciones emergentes.

Sensores Electroquímicos funcionan reaccionando con el gas de interés y produciendo una señal eléctrica proporcional a la concentración de gas. Compuesto por dos electrodos (un electrodo de trabajo y un contraelectrodo), el sensor funciona permitiendo el paso de moléculas cargadas a través de una fina capa de electrolito.

Un sensor Electrquímico consta de los siguientes componentes:

Comúnmente llamado "la cuarta utilidad industrial", el aire comprimido proporciona la energía que acciona muchos procesos y sistemas industriales diferentes, desde herramientas neumáticas y equipos de manipulación de materiales hasta unidades de preparación de alimentos y reciclaje de residuos.

En función de los requisitos de la aplicación, los sensores electroquímicos detectan y miden diversos gases, como oxígeno, monóxido de carbono dióxido de nitrógeno, óxido de nitrógeno y dióxido de azufre.

En la medición de O2, el oxígeno entra en el sensor a través del capilar, donde entra en contacto con el cátodo y se reduce inmediatamente a iones hidroxilo. A continuación, los iones hidroxilo se difunden a través de la membrana hasta el ánodo, donde se oxidan a óxido de plomo. Esta reacción produce una tensión proporcional a la concentración de oxígeno en la mezcla de gases. El sensor mide esta tensión y la utiliza para calcular el porcentaje o el nivel de trazas de oxígeno en la muestra.

Los sensores Electrquímicos son muy precisos y pueden medir los niveles de oxígeno hasta el nivel de partes por millón (ppm). Esto los convierte en una tecnología de detección vital para muchas diferentes industrias, incluidos hospitales, fábricas y control medioambiental. Las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos, pero normalmente los sensores sólo deben funcionar en aplicaciones con 0-100mbar de presión.

A medida que la reacción electroquímica produce la oxidación del ánodo de plomo, las propiedades eléctricas/químicas de la célula cambian, lo que requiere una calibración periódica.

Una vez que se ha oxidado todo el plomo disponible, la célula deja de producir resultados y debe sustituirse. En consecuencia, cuanto menor sea el nivel de oxígeno al que esté expuesto el sensor, más tiempo funcionará. La oxidación del ánodo de plomo también significa que el oxígeno Los sensores de los analizadores de oxígeno tienen una vida útil limitada. Si el sensor no se sustituye o recalibra, la precisión de la salida se reducirá drásticamente.

Aplicaciones de los sensores Electrquímicos

Los sensores Electrquímicos se utilizan en una gran variedad de Aplicaciones, y siguen desempeñando un papel importante en muchas industrias. Algunas de las aplicaciones Aplicaciones incluyen:

Debido a la expansión del mundo industrial, muchos países se ven afectados por la mala calidad del aire, especialmente en las zonas urbanas. Esto supone una amenaza para la calidad de vida, ya que los principales responsables de la contaminación atmosférica son los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre, el sulfuro de hidrógeno y algunas sustancias orgánicas volátiles. Los sensores electroquímicos de gases se están convirtiendo en una herramienta esencial para vigilar y controlar la contaminación atmosférica. Ofrecen una alternativa más barata y generalizada a los tradicionales y más caros monitores de calidad del aire basados en la espectroscopia de infrarrojos y la cromatografía de gases.

Cada vez se presta más atención a la prevención de explosiones dentro de ubicaciones peligrosas en industrias manufactureras y químicas. Esto se debe a la presencia de gases tóxicos y combustibles. La supervisión de estas zonas peligrosas ayuda a conseguir entornos de trabajo más seguros. Las normativas gubernamentales e industriales, como COSHH y OSHA, exigen limitar la exposición de los trabajadores a gases y humos tóxicos. Esto ha hecho que aumente el uso de sensores de gas electroquímicos, que proporcionan una sensibilidad y selectividad mejoradas para una amplia gama de gases tóxicos.

Los sensores de oxígeno Electrquímicos se utilizan en muchas marcas y modelos de respiradores médicos respiradores y ventiladores médicos utilizados en terapia respiratoria, sistemas de soporte vital y medicina de urgencias. Cuando los pacientes en estado crítico corren el riesgo de no recibir suficiente oxígeno del aire ambiente debido a problemas respiratorios, los respiradores se utilizan para suministrar una mezcla rica en oxígeno de grado médico. de O2 de calidad médica y aire ambiente a través de tanques presurizados. El porcentaje de oxígeno necesario puede depender de la gravedad de la enfermedad del paciente, por lo que medir la concentración y el flujo de oxígeno es de vital importancia para la salud del paciente. Su pequeño tamaño, facilidad de aplicación y sencillo funcionamiento hacen del sensor electroquímico un dispositivo de detección y monitorización ideal en el sector sanitario. sanitario.

A medida que crece la población mundial, también lo hace la necesidad de mejorar el Suministrar, transportar y almacenar alimentos. Controlar la calidad de los alimentos es importante tanto para el proveedor como para el consumidor. Los sensores Electrquímicos se han utilizado normalmente para controlar el oxígeno industrial; sin embargo, su uso en aplicaciones de la industria alimentaria es cada vez mayor debido a la fiabilidad de la medición y a la rapidez de respuesta, así como a la amplia difusión de su uso en la industria alimentaria. medición fiable y tiempo de respuesta rápido, y su uso generalizado debido a su tamaño compacto y bajo coste. El dióxido de carbono y el etanol se utilizan en la industria de Alimentos y bebidas, y por lo tanto, es necesaria la detección continua de gases para evitar que las personas ingieran gases venenosos o nocivos. Otras aplicaciones en las que se requiere la detección de gases son los procesos de vapor, los gases inertes para el envasado, el CO2 para la carbonatación, el dióxido de carbono y el etanol. gases inertes para envasado, CO2 para carbonatación, gases tóxicos para esterilización y amoníaco utilizado en refrigeración.

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