Tööstuslikus tootmises kasutatakse vesinikku laialdaselt puhta energiaallikana ja olulise tööstusliku toorainena. Kuid vesinikul on äärmiselt madal süttimisenergia ja lai plahvatusulatus; Kui leke peaks tekkima ja koguneb kinnises või poolkinnises ruumis, võib see kergesti vallandada tulekahju või isegi plahvatuse, kujutades tõsist ohtu personali ohutusele ja seadmetele. Keskkondades, kus võib esineda vesiniku lekkeid,-nagu vesiniku tootmisjaamad, akuruumid ja pooljuhtide tootmistöökojad-on õigeaegne ja täpne jälgimine ülioluline ohutusmeede.
Aku vesiniku lekke tuvastamisel kasutatakse peamiselt kahte tüüpi detektoreid: elektrokeemilisi andureid ja katalüütilisi põlemisandureid. Konkreetne valik sõltub rakenduse stsenaariumist, nõutavast tuvastamise täpsusest ja ohutusnõuetest.
I. Põhivoolu andurite tüübid ja omadused
(1). Elektrokeemilised andurid
See on praegu akuruumide statsionaarsete seiresüsteemide (eriti plii-happe- ja nikkel-kaadmiumpatareide puhul) peamine valik.
Tööpõhimõte: vesinik läbib tööelektroodi pinnal elektrokeemilise reaktsiooni (oksüdatsioon-redutseerimine), tekitades mikro-voolu; selle voolu suurus on otseselt võrdeline vesiniku kontsentratsiooniga.
Kõrge tundlikkus ja selektiivsus: väga selektiivne vesiniku suhtes, vältides tõhusalt teiste gaaside häireid; spetsiaalselt loodud vesiniku lekke tuvastamiseks.
Sobib madala{0}}kontsentratsiooni jälgimiseks: äärmiselt tundlik lekkejälgede suhtes (tase ppm), mis võimaldab varajase hoiatamise. Näiteks võivad kaevandus-andurid käivitada häireid ja sellega seotud ohutustoiminguid, kui vesiniku kontsentratsioon jõuab 0,5%.
Siseturvaline: sobib kasutamiseks keskkondades, kus kehtivad ranged plahvatuskindlad{0}}nõuded.
Kasutusstsenaariumid: kasutatakse laialdaselt kindlates kohtades, mis nõuavad pikaajalist, pidevat ja täpset madalate vesinikukontsentratsioonide jälgimist, näiteks akuruumid ja kaevanduste maa-alused laadimiskambrid.
(2). Katalüütilised põlemisandurid
Tavaliselt kasutatakse vesiniku süttivuse tuvastamiseks ja kontsentratsioonide jälgimiseks alumise plahvatuspiiri (LEL) vahemikus.
Tööpõhimõte: Vesinik põleb katalüütilise elemendi pinnal, põhjustades muutusi elemendi temperatuuris ja elektritakistuses; kontsentratsioon määratakse selle takistuse muutuse mõõtmise teel.
Kiire reageerimiskiirus: Reageerib kiiresti põlevgaasi kontsentratsiooni muutustele.
Hea signaali lineaarsus: pakub suurepärast signaali lineaarsust LEL-i kontsentratsioonivahemikus. Kasutusstsenaarium: kasutatakse peamiselt selleks, et jälgida, kas vesiniku kontsentratsioon on saavutanud plahvatusohu taseme; kasutatakse tavaliselt hästi-ventileeritavates piirkondades, kus kiire reageerimine on kriitilise tähtsusega.
2. Muud anduritehnoloogiad ja rakendusstsenaariumid
Pooljuhtandurid: töötavad põhimõttel, et metall{0}}oksiidpooljuhtmaterjalide elektritakistus muutub kokkupuutel vesinikuga. Need andurid on kulutõhusad-ja vesiniku suhtes tundlikud, kuid on vastuvõtlikud muude redutseerivate gaaside või keskkonnakõikumiste poolt põhjustatud häiretele. Need nõuavad suhteliselt suurt stabiilsust ja neid kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus äärmine täpsus ei ole esmane nõue.
Soojusjuhtivuse andurid: põhinevad vesiniku ja teiste gaaside (tavaliselt õhu) soojusjuhtivuse olulisel erinevusel. Vesiniku kontsentratsiooni muutudes muutub anduri sensorelemendi soojuse hajumise kiirus, mis võimaldab kontsentratsiooni mõõta. Need andurid pakuvad pikka kasutusiga, head stabiilsust ja vastupidavust anduri mürgistusele; Siiski kasutatakse neid üldiselt kõrge vesiniku kontsentratsiooni (protsentuaalse taseme) mõõtmiseks ja neil puudub piisav tundlikkus madala -taseme lekete tuvastamiseks.
Infrapunakiirguse neeldumisandurid: tuvastage vesinik selle spetsiifiliste infrapunavalguse neeldumisomaduste põhjal. Need pakuvad selliseid eeliseid nagu mitte-kulukas töö, pikk eluiga, kõrge stabiilsus ja tugev häirekindlus; traditsioonilise tehnoloogia ees seisavad aga väljakutsed nõrkade vesiniku neeldumissignaalide ja kõrgete kuludega. See tehnoloogia on paljulubav suund tulevaste tipptasemel-pikaajaliste-stabiilsete jälgimisrakenduste jaoks.
3. Valikusoovitused ja süsteemiintegratsioon
Fikseeritud pideva piirkonna jälgimiseks akuruumides,{0}}kus esmane eesmärk on varajane hoiatamine väikeste lekete kohta,-tuleks eelistada elektrokeemilisi andureid. Seda tehnoloogiat kasutavad peamiselt turul olevad vesinikuala monitorid, mis on spetsiaalselt loodud akuruumide jaoks.
Kui esmane eesmärk on plahvatusohutus,{0}}võib valida katalüütiliste põlemisandurite{0}}spetsiifilise jälgimise, kas kontsentratsioonid lähenevad alumisele plahvatuspiirile (LEL) 4%-.
Süsteemi integreerimine: professionaalne vesinikutuvastussüsteem ei sisalda mitte ainult detektoreid, vaid ka kontrollereid ja häiremooduleid. See peaks olema võimeline ühendama turvavarustusega, nagu väljatõmbeventilaatorid ja solenoidventiilid, et moodustada terviklik aktiivne kaitsesüsteem. Andureid saab integreerida olemasolevate juhtimissüsteemidega analoogväljundite (4–20 mA) või digitaalsiinide (nt RS485) kaudu.
Fikseeritud asukohtade jaoks, mis nõuavad varajast hoiatamist ja pidevat jälgimist akude vesiniku lekete kohta,vesinikgaasidetektor akuruumi jaokspõhinevad elektrokeemilistel põhimõtetel. Rakendustes, mis eelistavad kiiret reageerimist plahvatusohu korral, võib kaaluda katalüütiliste põlemisandurite kasutamist. Mudeli valimisel tuleb igakülgselt arvestada mõõtmisvahemikku, tundlikkust, keskkonnaga kohanemisvõimet, kasutusiga ja maksumust.