Факты у вас под рукой: обнаружение газа

1 апреля 2017 г. | Скотт Дженкинс

Обнаружение газов является важной задачей на многих предприятиях химической промышленности (ХПИ), позволяющей избежать опасности для персонала и окружающей среды. Газы могут представлять опасность взрыва, воспламеняемости, токсичности, загрязнения окружающей среды и вытеснения пригодного для дыхания воздуха. В этом одностраничном справочнике представлена ​​информация об распространенных классах детекторов газа и газах, которые обычно контролируются в промышленности.

Технологии обнаружения газов можно классифицировать в зависимости от характеристик обнаруживаемых ими газов: токсичные газы или горючие газы. Большинство технологий обнаружения газов попадают в одну из четырех широких категорий в зависимости от режима их работы: электрохимические датчики и оксиды металлов. полупроводниковые датчики обычно используются для обнаружения токсичных газов; а инфракрасные и каталитические датчики используются для обнаружения горючих и взрывоопасных газов.

Электрохимический. Электрохимические датчики основаны на электрохимической ячейке, ток которой увеличивается, когда интересующая молекула вступает в контакт с чувствительным электродом. Целевой газ может окисляться или восстанавливаться на рабочем электроде, и в результате реакции там создается небольшой, но обнаруживаемый поток электронов. К ячейке также подключаются измерительный электрод и противоэлектрод.

Металлооксидный полупроводник (МОП). Металлооксидные полупроводники основаны на том принципе, что адсорбция газа на поверхности оксида металла и десорбция с нее изменяет проводимость материала. Когда молекулы мишени контактируют с тонкой пленкой сенсорного материала с большой площадью поверхности, концентрация носителей заряда (электронов или дырок) изменяется, а проводимость или удельное сопротивление изменяются измеримым образом.

Каталитический. Большинство датчиков этого типа работают путем каталитического окисления, при котором интересующий горючий газ вступает в контакт с каталитической поверхностью (часто проволочной катушкой, обработанной платиной) и окисляется. При этом выделяется тепло реакции, а сопротивление проводки изменяется при повышении температуры. Обычно для индикации изменения сопротивления используется мостовая схема. Повышенное сопротивление по сравнению с сопротивлением в чистом воздухе используется для обозначения концентрации газа.

Инфракрасный. Инфракрасные датчики работают через систему передатчиков и приемников света. Когда интересующие горючие газы попадают в поле зрения приемника, часть излучения поглощается, изменяя мощность света между передатчиком и приемником.

В таблице [1] содержится информация о возможных объектах обнаружения газов.

1. Национальный институт охраны труда (NIOSH), Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям, CDC, www.cdc.gov/niosh/npg/default, по состоянию на март 2017 г.

2. Файн Г.Ф. и др., Датчики, 10, стр. 5469–5502, 2010.

3. Figaro Engineering Inc., Газовые сенсорные технологии, по состоянию на март 2017 г., www.figaro.co.jp.