Sensori di gas elettrochimici—anche a volte indicato come analizzatori elettrochimici o rivelatori di gas tossici elettrochimici—sono progettati per misurare la concentrazione di un gas specifico (ad esempio, ossigeno o monossido di carbonio) all’interno di un circuito esterno. Nel seguente articolo, descriviamo come funzionano e quali gas possono rilevare.

Principi di funzionamento dei sensori di gas elettrochimici

Un sensore di gas elettrochimico è generalmente costituito da un elettrodo di lavoro (cioè di rilevamento), contatore e riferimento, tutti contenuti in un alloggiamento con una membrana permeabile al gas. Durante le operazioni di rilevamento, è immerso in un liquido elettrolitico. Combinati, questi componenti gli consentono di svolgere la sua funzione.

La membrana dell’alloggiamento consente al gas, ma non al liquido, di passare nel sensore. Una reazione elettrochimica-ossidazione o riduzione, a seconda del tipo di gas—si verifica quando il gas raggiunge l’elettrodo di lavoro. Questa reazione avvia un flusso di elettroni (cioè corrente) tra l’elettrodo di lavoro e il controelettrodo. Una reazione di ossidazione sposta gli elettroni dall’elettrodo di lavoro all’elettrodo contatore, mentre una reazione di riduzione fa sì che gli elettroni si spostino dall’elettrodo contatore all’elettrodo di lavoro. In entrambi i casi, la corrente elettrica generata è proporzionale alla concentrazione del gas bersaglio. Questa corrente viene quindi amplificata ed elaborata in base alla calibrazione per dare all’utente una lettura in parti per milione (PPM) o percentuale di volume. Se non viene rilevato alcun gas bersaglio, la maggior parte dei sensori elettrochimici indica una lettura di zero. Tuttavia, a differenza dei sensori catalitici, il sensore richiede una regolazione del bilanciamento o dello zero.

Mentre i sensori elettrochimici sono progettati per identificare un gas specifico, la maggior parte dimostra un certo grado di sensibilità incrociata. Questo fenomeno si riferisce alla risposta del sensore a gas diversi dal gas bersaglio, generalmente come risultato di una maggiore reattività chimica nel gas non bersaglio rispetto al gas bersaglio. In alcuni casi, il gas non bersaglio può mascherare la presenza del gas bersaglio. Per questi motivi, è importante utilizzare l’uso di filtri e tensione di polarizzazione durante le operazioni per ridurre al minimo l’effetto della sensibilità incrociata sulla precisione delle letture.

Le velocità dei processi chimici su cui si basano i sensori elettrochimici sono proporzionali alla temperatura. Come tale, le variazioni di temperatura possono influenzare le prestazioni di rilevamento. Per una maggiore precisione di lettura in una gamma più ampia di condizioni ambientali, si consiglia una qualche forma di compensazione della temperatura.

Quali gas rilevano e misurano i sensori elettrochimici?

Sensori elettrochimici in grado di rilevare e misurare una varietà di gas—che vanno da tossici a esplosivi per la qualità dell’aria—a seconda delle esigenze dell’applicazione, tra cui i seguenti:

• Ossigeno
• Monossido di carbonio
• Biossido di azoto
• Ossido di azoto
• Anidride solforosa

Soluzioni di sensori di gas elettrochimici di Nova Analytical Systems

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