У индустријској производњи, водоник се широко користи као чист извор енергије и витална индустријска сировина. Међутим, водоник поседује изузетно ниску енергију паљења и широк распон експлозивности; уколико дође до цурења и нагомилавања у скученом или полуотвореном простору, то може лако да изазове пожар или чак експлозију, што представља озбиљну претњу по безбедност особља и опрему. У окружењима у којима може доћи до цурења водоника-као што су станице за производњу водоника, просторије за батерије и радионице за производњу полупроводника-благовремено и тачно праћење је кључна мера безбедности.
Детекција цурења водоника из батерије првенствено користи две врсте детектора: електрохемијске сензоре и сензоре каталитичког сагоревања. Специфичан избор зависи од сценарија примене, захтеване тачности детекције и безбедносних спецификација.
И. Типови и карактеристике главних сензора
(1). Електрохемијски сензори
Ово је тренутно главни избор за фиксне системе за надзор у просторијама за батерије (нарочито за оловне{0}}киселине и никл-кадмијум батерије).
Принцип рада: Водоник пролази кроз електрохемијску реакцију (оксидација-редукција) на површини радне електроде, стварајући микро-струју; величина ове струје је директно пропорционална концентрацији водоника.
Висока осетљивост и селективност: Високо селективан за водоник, ефикасно избегавајући сметње од других гасова; посебно дизајниран за детекцију цурења водоника.
Погодно за{0}}надгледање ниске концентрације: Изузетно осетљив на цурење трагова (ниво ппм), омогућава рано упозорење. На пример, сензори за рударство{2}} могу покренути аларме и повезане безбедносне акције када концентрација водоника достигне 0,5%.
Интринзично безбедан: Погодан за употребу у окружењима са строгим{0}}захтевима отпорности на експлозију.
Сценарији примене: Широко се користе на фиксним локацијама које захтевају дуготрајно-трајно, континуирано и прецизно праћење ниских концентрација водоника, као што су просторије за батерије и подземне коморе за пуњење у рудницима.
(2). Каталитички сензори сагоревања
Обично се користи за откривање запаљивости водоника и праћење концентрација унутар доње границе експлозивности (ЛЕЛ).
Принцип рада: Водоник сагорева на површини каталитичког елемента, изазивајући промене у температури елемента и електричном отпору; концентрација се одређује мерењем ове промене отпора.
Брзина одзива: Брзо реагује на промене концентрације запаљивог гаса.
Добра линеарност сигнала: Нуди одличну линеарност сигнала у опсегу концентрације ЛЕЛ. Сценарио примене: Првенствено се користи за праћење да ли су концентрације водоника достигле нивое који представљају ризик од експлозије; обично распоређени у добро-проветреним просторима где је брза реакција критична.
2. Друге сензорске технологије и сценарији примене
Полупроводнички сензори: Раде на принципу да се електрични отпор метал{0}}оксидних полупроводничких материјала мења у контакту са водоником. Ови сензори су -исплативи и осетљиви на водоник, али су подложни сметњама од других редукујућих гасова или флуктуацијама животне средине. Захтевају релативно високу стабилност и обично се користе у апликацијама где екстремна прецизност није примарни захтев.
Сензори топлотне проводљивости: На основу значајне разлике у топлотној проводљивости између водоника и других гасова (обично ваздуха). Како се концентрација водоника мења, брзина дисипације топлоте из сензорског елемента сензора варира, што омогућава мерење концентрације. Ови сензори нуде дуг радни век, добру стабилност и отпорност на тровање сензора; међутим, они се генерално користе за мерење високих концентрација водоника (процентуални нивои) и немају довољну осетљивост за откривање цурења ниског{2}}нивоа.
Инфрацрвени апсорпциони сензори: детектујте водоник на основу његових специфичних карактеристика апсорпције инфрацрвеног светла. Нуде предности као што су -непотрошан рад, дуг животни век, висока стабилност и јака отпорност на сметње; међутим, традиционална технологија се суочава са изазовима у вези са слабим сигналима апсорпције водоника и високим трошковима. Ова технологија представља обећавајући правац за будуће врхунске,-дуготрајне{4}}прилике за стабилно праћење.
3. Препоруке за избор и системска интеграција
За фиксно, континуирано праћење подручја у просторијама са батеријама-где је примарни циљ рано упозорење на ситно цурење-електрохемијски сензори би требало да буду пожељнији избор. Монитори водоника посебно дизајнирани за батерије на тржишту углавном користе ову технологију.
Ако је примарни циљ безбедност од експлозије-конкретно праћење да ли се концентрације приближавају доњој граници експлозивности (ЛЕЛ) од 4%-могу се изабрати сензори каталитичког сагоревања.
Интеграција система: Професионални систем за детекцију водоника обухвата не само детекторе већ и контролере и алармне модуле. Требало би да буде способан да се повеже са сигурносном опремом као што су издувни вентилатори и електромагнетни вентили како би се формирао свеобухватан систем активне одбране. Детектори се могу интегрисати са постојећим контролним системима преко аналогних излаза (4–20 мА) или дигиталних магистрала (нпр. РС485).
За фиксне локације које захтевају рано упозорење и континуирано праћење цурења водоника из батерија,детектор гаса водоника за батеријску собупрепоручују се на основу електрохемијских принципа. За апликације које имају приоритет брзог одговора на ризике од експлозије, могу се размотрити сензори каталитичког сагоревања. Приликом избора модела потребно је свеобухватно размотрити опсег мерења, осетљивост, прилагодљивост околини, животни век и цену.