Einige Dinge, die man über elektrochemische Sensoren wissen sollte

Das Kernprinzip elektrochemischer Sensoren sind elektrochemische Reaktionen, bei denen das Konzentrationssignal des Zielgases (oder Analyten) in ein messbares Strom- oder Spannungssignal umgewandelt wird. Basierend auf langjähriger praktischer Erfahrung im Einsatz elektrochemischer Sensoren sind wir der Ansicht, dass bei deren Betrieb folgende Punkte beachtet werden sollten:

Punkt 1. E elektrochemische Sensoren verfügen über eine PTFE-Folie, die am Lufteinlassloch angebracht ist. Einerseits kann diese Folie verhindern, dass Wasser oder Öl in den Sensor gelangen. Andererseits lässt sich damit der Messbereich und die Empfindlichkeit des Sensors anpassen. Eine größere Öffnung kann die Empfindlichkeit und Auflösung des Geräts verbessern, während eine kleinere Öffnung den Messbereich erweitert.

Punkt 2. E extreme Temperaturen können die Lebensdauer von Sensoren beeinträchtigen. Der normale Betriebstemperaturbereich für Sensoren liegt in der Regel zwischen -30°C und 50°C. Selbst wenn sie nur für kurze Zeiträume im Übertemperaturbereich betrieben werden, bleiben nur hochwertige Sensoren unbeeinflusst. Unabhängig von der Qualität des Sensors sollten extreme Bedingungen vermieden werden. Ein Betrieb außerhalb des normalen Temperaturbereichs kann zu einer Verschiebung der Nulllinie und einer verzögerten Reaktion führen, was in schweren Fällen zur Verdampfung des Elektrolyten führen und die Lebensdauer des Sensors beeinträchtigen kann. Niedrige Temperaturen verringern nicht nur die Empfindlichkeit erheblich, sondern verlängern auch die Ansprechzeit und können in extremen Fällen dazu führen, dass der Elektrolyt gefriert.

Punkt 3. A obwohl die Sensoren mit einer maximalen Belastungskapazität ausgelegt sind, wird davon abgeraten, sie über diesen Bereich hinaus zu nutzen, insbesondere unter Überlastbedingungen. Hohe Konzentrationen der erfassten Gase können die chemischen Eigenschaften des Elektrolyten beeinflussen und somit die Leistung des Sensors beeinträchtigen. Bei Sensoren geringer Qualität kann dieser Effekt schädlich sein, da der verwendete Katalysator von niedriger Qualität ist.

Punkt 4. H die Luftfeuchtigkeit hat den größten Einfluss auf Sensoren und ist auch der Hauptgrund für Reparaturen. Im Allgemeinen nimmt das Elektrolyt Wasser auf, wenn die Luftfeuchtigkeit 60 % RH überschreitet, und in schweren Fällen kann es austreten und dadurch die Schaltung korrodieren. Wenn die Luftfeuchtigkeit zu niedrig ist, dehydriert das Elektrolyt, wodurch sich die Ansprechzeit verlängert. Das Gute ist, dass sowohl eine Verdünnung als auch eine Dehydrierung des Elektrolyts grundsätzlich umkehrbare Prozesse sind. Der Sensor kann wiederhergestellt werden, indem er 1–3 Wochen lang ungenutzt in einem normalen Temperaturbereich steht. Hersteller vergleichen typischerweise das Gewicht reparierter Sensoren mit deren ursprünglichem Gewicht bei Auslieferung. Wenn eine signifikante Gewichtsänderung festgestellt wird, wird davon ausgegangen, dass dies auf Feuchteeinfluss zurückzuführen ist. Nach einer Ruhephase wird der Sensor anschließend an den Kunden zurückgegeben.

Punkt 5. T die Empfindlichkeit eines Sensors kann auch von der Betriebsumgebung beeinflusst werden, insbesondere durch Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Ein Sensor mit langer Ansprechzeit, der ursprünglich unempfindlich war, kann im Laufe seiner Lebensdauer immer empfindlicher werden, und umgekehrt. Dies gilt besonders in Gebieten, in denen sich die Jahreszeiten stark verändern. Wenn die Installation trocken und kalt ist, ist die Gesamtleistung des Sensors sehr unbefriedigend, doch wenn das Wetter wärmer wird und die Luftfeuchtigkeit zunimmt, reagiert der Sensor immer besser. Ursprünglich war die Installation sehr stabil und gut eingestellt, doch nach einigen Wochen treten alle möglichen Probleme auf. Noch deutlicher wird dies, wenn der Sensor zusammen mit einer Klimaanlage oder in anderen trockenen Umgebungen installiert ist.

Punkt 6. S einige bekannte und unbekannte störende Gase in der Umgebung können vom Katalysator des Sensors absorbiert werden oder mit dem Katalysator reagieren, wodurch der Katalysator gehemmt, die Sensorelektroden beschädigt und der Sensor zerstört werden kann. Starke Vibrationen und mechanische Stöße können ebenfalls die Sensorelektroden, Verbindungsdrähte usw. beschädigen und so den Sensor beeinträchtigen. Bei Sensoren gilt: Je höher die Reinheit des Katalysators, desto ausreichender ist er; je besser die Qualität der Verbindungsdrähte, desto stabiler und langlebiger sind sie; je robuster die Hardwarestruktur, desto weniger Reparaturen werden aufgrund der oben genannten Gründe erforderlich.

Punkt 7 . A alle Sensoren haben eine Lagerlebensdauer, was bedeutet, dass unter idealen Lagerbedingungen das Signal des Sensors den technischen Spezifikationen entspricht, nach Ablauf dieses Zeitraums jedoch das Signal des Sensors instabil werden kann.

Punkt 8. Sensoren mit Filterfunktion verfügen über chemische Filter. Diese organischen Filter sind äußerst effizient und können störende Gase praktisch vollständig eliminieren. Allerdings haben die Filter selbst eine begrenzte Lebensdauer. Sobald sie gesättigt sind, verstärkt sich die Wirkung störender Gase, was zu schwerwiegenden Fehlalarmen führen kann. Zudem ist die genaue Lebensdauer der Filter variabel und schwer vorherzusagbar. Wichtig ist, dass die Filter nicht wiederverwendbar sind; wenn Feuchtigkeit sie sättigt und ihre Poren verstopft, nimmt ihre Filterleistung rapide ab.