Comment fonctionnent les capteurs électrochimiques?

Les capteurs électrochimiques électrochimiques utilisent une réaction chimique pour mesurer la concentration d'un gaz spécifique dans un environnement. Ils sont présents existe dans de nombreuses applications différentes et ils continuent de jouer un rôle important dans de nombreuses industries. Dans ce billet de blog, nous abordons le fonctionnement ces capteurs électrochimiques et certaines des applications courantes qu'ils servent.

Le capteur électrochimique est utilisée dans l'industrie depuis de nombreuses années. Les besoins actuels en capteurs de petite taille, à faible consommation d'énergie et faciles à utiliser, ont permis le développement continu de cette technologie. Capteurs électrochimiques peuvent être construits différemment en fonction de l'application, et fournissent donc des solutions sur mesure aux nouvelles applications émergentes.

Capteurs électrochimiques fonctionnent en réagissant avec le gaz ciblé et en produisant un signal électrique proportionnel à sa concentration. Composé de deux électrodes (une électrode de travail et une contre-électrode), le capteur fonctionne en permettant aux molécules chargées de traverser une fine couche d'électrolyte.

Un capteur électrochimique est composé des éléments suivants:

Communément appelé "le quatrième service public industriel", l'air comprimé fournit l'énergie qui alimente de nombreux processus et systèmes industriels différents, des outils pneumatiques aux équipements de manutention, en passant par les unités de préparation des aliments et de recyclage des déchets.

En fonction des exigences de l'application, les capteurs électrochimiques détectent et mesurent différents gaz, notamment l'oxygène, le monoxyde de carbone, le dioxyde d'azote, l'oxyde d'azote et le dioxyde de soufre.

Dans la mesure de l'O2, l'oxygène pénètre dans le capteur par le capillaire où il entre en contact avec la cathode et est immédiatement réduit en ions hydroxyle. Les ions hydroxyle se diffusent ensuite à travers la membrane jusqu'à l'anode, où ils sont oxydés en oxyde de plomb. Cette réaction produit une tension qui est proportionnelle à la concentration d'oxygène dans le mélange gazeux. Cette tension est mesurée par le capteur et utilisée pour calculer le pourcentage ou le niveau de trace d'oxygène dans l'échantillon.

Les capteurs électrochimiques sont très précis et peuvent mesurer les niveaux d'oxygène jusqu'au niveau des parties par million (ppm). Cela en fait une technologie de détection essentielle pour de nombreuses industries, notamment les hôpitaux, les usines et la surveillance de l'environnement. Chaque application a ses propres exigences, mais en général, les capteurs ne doivent fonctionner que dans des applications où la pression est comprise entre 0 et 100 mbar.

Comme la réaction électrochimique entraîne l'oxydation de l'anode en plomb, les propriétés électriques/chimiques de la cellule changent, ce qui nécessite un étalonnage périodique.

Une fois que tout le plomb disponible a été oxydé, la cellule ne produit plus rien et doit être remplacée. Par conséquent, plus le niveau d'oxygène auquel le capteur est exposé, plus il fonctionnera longtemps. L'oxydation de l'anode en plomb signifie également que les capteurs d'analyseurs d'oxygène ont une durée de vie limitée. Les capteurs des analyseurs d'oxygène ont une durée de vie limitée. Si le capteur n'est pas remplacé ou recalibré, la précision de la sortie diminuera considérablement.

Applications des capteurs électrochimiques

Les capteurs électrochimiques sont utilisés dans une variété d'applications, et ils continuent à jouer un rôle important dans de nombreuses industries. Certaines des applications les plus courantes courantes sont les suivantes :

En raison de l'expansion du monde industriel, de nombreux pays sont affectés par une mauvaise qualité de l'air, en particulier dans les zones urbaines. Cela constitue une menace pour la qualité de vie, les principaux responsables de la pollution atmosphérique étant les oxydes d'azote, les oxydes de soufre, le sulfure d'hydrogène et certaines substances organiques volatiles. Les capteurs de gaz électrochimiques deviennent aujourd'hui un outil essentiel pour surveiller et contrôler les contaminations qui affectent la qualité de l'atmosphère. Ils offrent une alternative moins coûteuse à la surveillance de la qualité de l'air traditionnelle et plus onéreuse basée sur la spectroscopie infrarouge et la chromatographie en phase gazeuse.

L'accent est mis de plus en plus sur la prévention des explosions endroits dangereux dans les industries manufacturières et chimiques. Cela est dû à la présence de gaz toxiques et combustibles. La surveillance de ces zones dangereuses permet de créer des environnements de travail plus sûrs. Les réglementations gouvernementales et industrielles, telles que COSHH et OSHA, exigent que l'exposition des travailleurs aux gaz et fumées toxiques soit limitée. Cette situation a entraîné une augmentation de l'utilisation des capteurs de gaz électrochimiques, qui offrent une sensibilité et une sélectivité accrues pour une large gamme de gaz toxiques.

Les capteurs d'oxygène électrochimiques sont utilisés dans de nombreuses marques et modèles de respirateurs et de ventilateurs médicaux utilisés en thérapie respiratoire et en médecine d'urgence. Lorsque des patients gravement malades risquent de ne pas recevoir suffisamment d'oxygène de l'air ambiant en raison de problèmes respiratoires, les ventilateurs sont utilisés pour fournir un mélange riche en oxygène d'O2 de qualité médicale et d'air ambiant par le biais de réservoirs sous pression. Le pourcentage d'oxygène requis peut dépendre de la gravité de la maladie du patient, c'est pourquoi la mesure de la concentration et du débit d'oxygène est d'une importance vitale pour sa santé. Sa petite taille, sa facilité de mise en œuvre et son fonctionnement simple font du capteur électrochimique un dispositif de détection et de surveillance idéal dans le secteur des soins de santé.

L'augmentation de la population mondiale s'accompagne d'un besoin d'améliorer l'approvisionnement, le transport et le stockage des aliments. Le contrôle de la qualité des aliments est important tant pour le fournisseur que pour le consommateur. Les capteurs électrochimiques ont généralement été utilisés pour contrôler l'oxygène industriel, mais leur utilisation dans les applications de l'industrie alimentaire est en augmentation en raison de la fiabilité des mesures et de la rapidité de réaction. Cependant, leur utilisation dans les applications de l'industrie alimentaire augmente en raison de la fiabilité des mesures et de la rapidité du temps de réponse, ainsi que de leur utilisation répandue grâce à leur taille compacte et à leur faible coût. Le dioxyde de carbone et l'éthanol sont utilisés dans l'industrie alimentaire et des boissons. Il est donc nécessaire de détecter les gaz en continu pour éviter que les gens ingèrent des gaz toxiques ou nocifs. D'autres applications où la détection de gaz est nécessaire sont les procédés à vapeur, les gaz inertes pour l'emballage, le CO2 pour la carbonatation, les gaz toxiques pour la stérilisation et l'ammoniac utilisé dans la réfrigération.

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