أجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية لأجهزة الكشف عن الغاز
إن جزءًا كبيرًا من غازاتها القابلة للاشتعال والسامة والضارة لها نشاط كهروكيميائي ويمكن أكسدتها أو تقليلها كهروكيميائيًا. ومن خلال الاستفادة من هذه التفاعلات يمكن تمييز تركيب الغاز والكشف عن تركيز الغاز. هناك العديد من الفئات الفرعية لأجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية:
(1) مبدأ أجهزة استشعار الغاز من نوع الخلية الأولية (المعروفة أيضًا باسم أجهزة استشعار الغاز من نوع خلية جافوني، وأجهزة استشعار الغاز من نوع خلية الوقود، وأجهزة استشعار الغاز من نوع الخلية التلقائية) هو نفس مبدأ البطاريات الجافة التي نستخدمها، باستثناء أن منغنيز الكربون يتم استبدال قطب البطارية بقطب غاز. وبأخذ مستشعر الأكسجين كمثال، يتم تقليل الأكسجين عند الكاثود، وتتدفق الإلكترونات عبر الأميتر إلى القطب الموجب، حيث يتأكسد معدن الرصاص. يرتبط حجم التيار ارتباطًا مباشرًا بتركيز الأكسجين. يمكن لهذا النوع من أجهزة الاستشعار اكتشاف الأكسجين وثاني أكسيد الكبريت وغاز الكلور وما إلى ذلك بشكل فعال.
(2) يعتبر مستشعر الغاز من نوع الخلية الإلكتروليتية ذات الإمكانات الثابتة فعالاً للغاية في اكتشاف الغازات المختزلة. يختلف مبدأه عن مبدأ مستشعر نوع البطارية الأساسي. ويحدث تفاعله الكهروكيميائي تحت قوة التيار، مما يجعله مستشعرًا حقيقيًا لتحليل كولوم. تم استخدام هذا النوع من أجهزة الاستشعار بنجاح في الكشف عن الغازات مثل أول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والهيدروجين والأمونيا والهيدرازين وما إلى ذلك. وهو حاليًا المستشعر الرئيسي للكشف عن الغازات السامة والضارة.
(3) يشكل مستشعر الغاز من نوع البطارية بفرق التركيز، والذي له نشاط كهروكيميائي، قوة دافعة كهربائية لفرق التركيز تلقائيًا على جانبي البطارية الكهروكيميائية. ويرتبط حجم القوة الدافعة الكهربائية بتركيز الغاز. ومن الأمثلة الناجحة على هذه المستشعرات أجهزة استشعار الأكسجين للسيارات وأجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون من نوع الإلكتروليت الصلب.
(4) مستشعر الغاز من النوع الحالي الشديد هو نوع من أجهزة الاستشعار التي تقيس تركيز الأكسجين. إنه يستخدم مبدأ أن التيار الشديد في الخلية الكهروكيميائية يرتبط بتركيز الناقل لإعداد مستشعر تركيز الأكسجين (الغاز)، والذي يستخدم للكشف عن الأكسجين في السيارات واكتشاف تركيز الأكسجين في الفولاذ المنصهر.
مستشعر الغاز بالأشعة تحت الحمراء
تمتلك معظم الغازات قمم امتصاص مميزة في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. ومن خلال الكشف عن الامتصاص عند موضع ذروة الامتصاص المميزة، يمكن تحديد تركيز غاز معين.
كان هذا النوع من المستشعرات بمثابة أداة تحليلية كبيرة، لكن في السنوات الأخيرة ومع تطور صناعة المستشعرات المعتمدة على تقنية MEMS، انخفض حجم هذا المستشعر من 10 لتر، 45 كيلوجرام عملاق إلى حوالي 2 مليلتر (الإبهام). مقاس). إن استخدام كاشفات الأشعة تحت الحمراء التي لا تتطلب تعديل مصادر الضوء يجعل الجهاز خاليًا تمامًا من الأجزاء المتحركة الميكانيكية ولا يحتاج إلى صيانة تمامًا. يمكن لأجهزة استشعار الغاز بالأشعة تحت الحمراء التمييز بشكل فعال بين نوع الغاز وقياس تركيز الغاز بدقة.
تم استخدام هذا المستشعر بنجاح للكشف عن ثاني أكسيد الكربون والميثان.
