مستشعر الغاز الكهروكيميائي هو جهاز يستخدم تفاعلًا كيميائيًا للكشف عن تركيز غاز معين وقياسه. يساعد في ضمان السلامة الصناعية والمنزلية من خلال الكشف السريع عن تسرب الغاز.
مستشعر الغاز الكهروكيميائي هو جهاز يستخدم تفاعلًا كيميائيًا للكشف عن غازات معينة عن طريق توليد تيار كهربائي. يكتشف تسرب الغاز ويقيس تركيزه عن طريق قياس كمية التيار الناتج عن تفاعل الغاز الوارد مع أقطاب المستشعر في تفاعل الأكسدة والاختزال.
تتكون أجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية عادةً من مدخل، وقسم استشعار، وقسم دعم. قسم المدخل مسؤول عن تصفية الشوائب الأخرى غير الغاز الذي تريد اكتشافه عند دخول الغاز إلى المستشعر ويتكون من مرشح غبار، ومرشح غاز متداخل، وفاصل. عندما يتسرب الغاز من الهواء ويدخل مدخل المستشعر، يتم تصفية الشوائب غير الغازية مثل الغبار والماء أولاً بواسطة مرشح الغبار، ويتم إرسال الغاز الغازي فقط إلى مرشح غاز التداخل. ثم يمتص مرشح غاز التداخل الغازات التي تتداخل مع اكتشاف غاز معين، ويمر الغاز الذي تريد اكتشافه فقط عبر المرشح ويتم إرساله إلى الفاصل. الفاصل هو جهاز يفصل بين قسمي المدخل والكشف، ويتم إرسال الغاز من مرشح غاز التداخل عبر الفاصل إلى قسم الكشف للقياس الدقيق.
الجزء الكاشف مسؤول عن توليد تيار من خلال تفاعل الأكسدة والاختزال عندما يدخل الغاز ويتكون من قطب فعل وقطب استجابة وقطب مرجعي. التيار الذي يولده القطب المرجعي ثابت أثناء التشغيل العادي، ويتم غمر أقطاب قسم الاستشعار في الماء مع الإلكتروليت المذاب فيه. عند إذابته في الماء، يعمل الإلكتروليت كوسيط يمكّن حركة الإلكترونات من توليد التيار. يتفاعل الغاز الذي يمر عبر الفاصل ويصل إلى جزء الاستشعار أولاً مع الماء عند القطب العامل، حيث يخضع لتفاعل أكسدة لإنتاج أيونات الهيدروجين والإلكترونات. لتحريض تفاعل الأكسدة هذا بشكل نشط، يتم تشكيل القطب العامل على شكل غشاء مسامي به ثقوب متعددة ويتم طلائه بمحفز مثل البلاتين لزيادة معدل تفاعل الأكسدة. تنتقل أيونات الهيدروجين والإلكترونات الناتجة عن تفاعل الأكسدة إلى القطب المضاد باستخدام إلكتروليت كوسيط، حيث تتحد مع الأكسجين المزود من مدخل الأكسجين في الجزء الخلفي من القطب لتكوين الماء، وهو تفاعل اختزال. أثناء هذه العملية، يتم توليد تيار بقدر كمية نقل الإلكترونات بين القطب العامل والقطب المضاد، وكمية التيار المتولد تتناسب طرديًا مع تركيز الغاز المقدم.
أخيرًا، يكون الجزء الخلفي مسؤولًا بشكل أساسي عن التحقق من تسرب الغاز وقياس تركيز الغاز المتسرب من خلال التيار الناتج عن جزء الكشف، ويتكون من مكثف ودبوس استشعار ومدخل أكسجين. يتم جمع التيار الناتج حديثًا من جزء الاستشعار بواسطة المكثف ونقله إلى دبوس الاستشعار. يقارن دبوس الاستشعار كمية التيار الناتج حديثًا بكمية التيار الطبيعي المتدفق، وإذا كانت كمية التيار الناتج حديثًا أعلى، يتم اكتشاف تسرب الغاز وقياس تركيز الغاز.
في هذه الأثناء، إذا كان الغاز الذي تم اكتشافه بواسطة مستشعر الغاز أعلى من التركيز المرجعي، فإن الإنذار المرتبط بالمستشعر سيصدر إنذارًا لإعلامك بذلك. هناك نوعان من الإنذارات: الإنذارات الفورية والمؤجلة. يتم تشغيل الإنذارات الفورية بمجرد وصول تركيز الغاز إلى عتبة الإنذار المحددة على المستشعر. غالبًا ما يستخدم هذا عندما يكون الغاز نفسه خطيرًا، مثل الغازات السامة. لا ينبه نوع الإنذار المتأخر على الفور عندما يتجاوز تركيز الغاز المكتشف إعداد الإنذار، بل ينبه عندما يظل تركيز الغاز أعلى من إعداد الإنذار لفترة تأخير معينة. يتميز هذا بعدم الإنذار في حالات تسرب الغاز المؤقتة، مثل عندما يتم اكتشاف تركيز عالٍ من الغاز مؤقتًا، مثل عندما يحدث عطل في إشعال موقد الغاز.
للحفاظ على دقة القياس والموثوقية، تتطلب أجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية صيانة ومعايرة منتظمة. يمكن أن تتدهور مرشحات أو أقطاب المستشعر بمرور الوقت، لذلك يجب فحصها واستبدالها بانتظام. يمكن أن تصبح الأقطاب الكهربائية على وجه الخصوص ملوثة أو مهترئة حسب البيئة التي تُستخدم فيها، لذلك من المهم تنظيفها أو استبدالها بشكل دوري. بالإضافة إلى ذلك، يتم الحفاظ على دقة المستشعر من خلال إجراء المعايرة بشكل دوري، وهي عملية مقارنة وتعديل استجابة المستشعر باستخدام غاز قياسي لضمان أن المستشعر يحافظ على دقة القياسات.
تُستخدم أجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الصناعات وتلعب دورًا مهمًا في اكتشاف تسرب الغاز وإدارة السلامة. على سبيل المثال، في المواقع الصناعية، يمكنها اكتشاف تسرب الغازات القابلة للاشتعال أو السامة بسرعة لحماية سلامة العمال؛ وفي المنازل، يمكنها اكتشاف تسرب الغاز الذي قد يحدث من مواقد الغاز أو الغلايات لمنع الحرائق أو التسمم؛ وفي أنظمة مراقبة البيئة، تقيس تركيز الملوثات في الهواء لتوفير البيانات لحماية البيئة والسلامة العامة.
وفي الختام، تعتبر أجهزة استشعار الغاز الكهروكيميائية أجهزة مهمة تعمل على اكتشاف تسربات الغاز بسرعة ودقة، وتلعب دورًا أساسيًا في السلامة وحماية البيئة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. ويمكنها المساعدة في منع حوادث تسرب الغاز في المواقع الصناعية والمنازل والأماكن العامة، والحفاظ على بيئة أكثر أمانًا وصحة.
