Rūpnieciskajā ražošanā ūdeņradi plaši izmanto kā tīru enerģijas avotu un svarīgu rūpniecisko izejvielu. Tomēr ūdeņradim ir ārkārtīgi zema aizdegšanās enerģija un plašs sprādzienbīstamības diapazons; Ja rodas noplūde un uzkrājas slēgtā vai daļēji -slēgtā telpā, tā var viegli izraisīt ugunsgrēkus vai pat sprādzienus, nopietni apdraudot personāla drošību un aprīkojumu. Vidēs, kur var rasties ūdeņraža noplūdes,-piemēram, ūdeņraža ražošanas stacijās, akumulatoru telpās un pusvadītāju ražošanas darbnīcās-savlaicīga un precīza uzraudzība ir būtisks drošības pasākums.
Akumulatora ūdeņraža noplūdes noteikšanai galvenokārt izmanto divu veidu detektorus: elektroķīmiskos sensorus un katalītiskās sadegšanas sensorus. Konkrētā izvēle ir atkarīga no lietojumprogrammas scenārija, nepieciešamās noteikšanas precizitātes un drošības specifikācijām.
I. Galvenie sensoru veidi un raksturlielumi
(1). Elektroķīmiskie sensori
Pašlaik šī ir galvenā izvēle fiksētām uzraudzības sistēmām akumulatoru telpās (īpaši svina -skābes un niķeļa-kadmija akumulatoriem).
Darbības princips: ūdeņradis tiek pakļauts elektroķīmiskai reakcijai (oksidācijai-reducēšanai) uz darba elektroda virsmas, radot mikro-strāvu; šīs strāvas stiprums ir tieši proporcionāls ūdeņraža koncentrācijai.
Augsta jutība un selektivitāte: ļoti selektīvs pret ūdeņradi, efektīvi izvairoties no citu gāzu radītiem traucējumiem; īpaši izstrādāts ūdeņraža noplūdes noteikšanai.
Piemērots zemas{0}}koncentrācijas uzraudzībai: īpaši jutīga pret pēdu noplūdēm (ppm līmenis), nodrošinot agrīnu brīdināšanu. Piemēram, kalnrūpniecības-sensori var izraisīt trauksmes signālus un ar to saistītās drošības darbības, kad ūdeņraža koncentrācija sasniedz 0,5%.
Pēc būtības drošs: piemērots lietošanai vidēs ar stingrām sprādziendrošas{0}}prasībām.
Pielietojuma scenāriji: plaši izmanto fiksētās vietās, kur nepieciešama ilgstoša, nepārtraukta un precīza zemas ūdeņraža koncentrācijas uzraudzība, piemēram, akumulatoru telpās un raktuvju pazemes uzlādes kamerās.
(2). Katalītiskie sadegšanas sensori
Parasti izmanto, lai noteiktu ūdeņraža uzliesmojamību un kontrolētu koncentrāciju apakšējās sprādzienbīstamības robežās (LEL).
Darbības princips: Ūdeņradis deg uz katalītiskā elementa virsmas, izraisot elementa temperatūras un elektriskās pretestības izmaiņas; koncentrāciju nosaka, mērot šīs pretestības izmaiņas.
Ātrs reakcijas ātrums: ātri reaģē uz degošās gāzes koncentrācijas izmaiņām.
Laba signāla linearitāte: nodrošina izcilu signāla linearitāti LEL koncentrācijas diapazonā. Pielietojuma scenārijs: galvenokārt izmanto, lai uzraudzītu, vai ūdeņraža koncentrācija ir sasniegusi līmeni, kas rada sprādziena risku; parasti tiek izvietoti labi-vēdināmās vietās, kur ātra reakcija ir kritiska.
2. Citas sensoru tehnoloģijas un lietojumu scenāriji
Pusvadītāju sensori: darbojas pēc principa, ka metāla -oksīda pusvadītāju materiālu elektriskā pretestība mainās, saskaroties ar ūdeņradi. Šie sensori ir rentabli un jutīgi pret ūdeņradi, taču tie ir jutīgi pret citu reducējošu gāzu vai vides svārstību radītiem traucējumiem. Tiem nepieciešama salīdzinoši augsta stabilitāte, un tos parasti izmanto lietojumos, kur ārkārtēja precizitāte nav galvenā prasība.
Siltumvadītspējas sensori: pamatojoties uz ievērojamo siltumvadītspējas atšķirību starp ūdeņradi un citām gāzēm (parasti gaisam). Mainoties ūdeņraža koncentrācijai, mainās siltuma izkliedes ātrums no sensora sensora elementa, ļaujot izmērīt koncentrāciju. Šie sensori piedāvā ilgu kalpošanas laiku, labu stabilitāti un izturību pret sensoru saindēšanos; tomēr tos parasti izmanto augstas ūdeņraža koncentrācijas (procentuālo līmeņu) mērīšanai, un tiem nav pietiekamas jutības, lai noteiktu zema līmeņa noplūdes.
Infrasarkanās gaismas absorbcijas sensori: nosaka ūdeņradi, pamatojoties uz tā specifiskajām infrasarkanās gaismas absorbcijas īpašībām. Tie piedāvā tādas priekšrocības kā nepatērējoša darbība, ilgs kalpošanas laiks, augsta stabilitāte un spēcīga pretestība pret traucējumiem; tomēr tradicionālā tehnoloģija saskaras ar problēmām saistībā ar vājiem ūdeņraža absorbcijas signāliem un augstām izmaksām. Šī tehnoloģija ir daudzsološs virziens nākotnes augstākās klases-,-ilgtermiņa stabilas uzraudzības lietojumprogrammām.
3. Atlases ieteikumi un sistēmas integrācija
Fiksētai, nepārtrauktai zonas uzraudzībai akumulatoru telpās,{0}}kur primārais mērķis ir agrīna brīdināšana par nelielām noplūdēm-, priekšroka jādod elektroķīmiskiem sensoriem. Ūdeņraža zonas monitori, kas īpaši izstrādāti akumulatoru telpām tirgū, galvenokārt izmanto šo tehnoloģiju.
Ja galvenais mērķis ir sprādziendrošība,{0}}var atlasīt katalītiskās sadegšanas sensorus, jo īpaši uzraudzīt, vai koncentrācija tuvojas apakšējai sprādzienbīstamības robežai (LEL) — 4%{2}}.
Sistēmas integrācija: profesionāla ūdeņraža noteikšanas sistēma ietver ne tikai detektorus, bet arī kontrolierus un trauksmes moduļus. Tam vajadzētu būt spējīgam saskarties ar drošības aprīkojumu, piemēram, izplūdes ventilatoriem un solenoīda vārstiem, lai izveidotu visaptverošu aktīvās aizsardzības sistēmu. Detektorus var integrēt ar esošajām vadības sistēmām, izmantojot analogās izejas (4–20 mA) vai digitālās kopnes (piemēram, RS485).
Fiksētām vietām, kurām nepieciešama agrīna brīdināšana un pastāvīga uzraudzība par ūdeņraža noplūdēm no akumulatoriem,ūdeņraža gāzes detektors bateriju telpaiPamatojoties uz elektroķīmiskiem principiem, ieteicams. Lietojumprogrammām, kurās prioritāte ir ātra reakcija uz sprādziena risku, var apsvērt katalītiskās sadegšanas sensorus. Izvēloties modeli, ir vispusīgi jāņem vērā mērījumu diapazons, jutība, pielāgošanās videi, kalpošanas laiks un izmaksas.