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儲能安全離不開它,盤點幾類常見的一氧化碳傳感器

作者:傳感器技術創新

儲能技術的迅猛發展為能源存儲提供了可靠的解決方案,推動了可再生能源的大規模應用。然而,儲能系統規模的擴大和複雜性的增加,儲能系統安全事故的風險也相應增加。這些事故可能包括電池故障、能量損失、短路等,這些情況往往伴随着一氧化碳的産生。

從現有的文獻不難得出以下結論:锂離子電池發生熱失控後主要的氣體産物為CO、CO2、H2、N2、碳氫化合物等。CO、CO2、H2是占比最大的三種氣體,一般情況下占比會超過70%。是以,及時而準确地監測一氧化碳濃度變化是防範安全事故的重要手段。

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與此同時,儲能行業在技術創新方面的推動力也促使了一氧化碳監測技術的發展。先進的監測技術能夠提供更準确、實時的資料,使得對儲能系統的安全性和性能有更全面的了解。

一氧化碳傳感器是一種氣體傳感器。氣體傳感器主要由兩部分組成:傳導和轉換系統,可基于CO氣體檢測的就是一氧化碳氣體傳感器,可以檢測暴露在環境中的危險氣體CO的濃度,并清楚地讀取氣體濃度、峰值和高、低濃度報警水準。如果目前氣體高、低濃度值超過預設極限值,則報警将通過聲音、燈報警提醒使用者。

目前檢測一氧化碳的傳感器按檢測原理主要分為半導體型、電化學型、紅外型與催化燃燒型,其主要工作原理及優缺點分析如下:

1、半導體型

半導體傳感器對氣體的敏感度取決于敏感元件被加熱的溫度。對一氧化碳的檢測而言,敏感元件被加熱的溫度為100℃以下,這個溫度遠低于對其他氣體(如丁烷、甲烷、氫氣、乙醇蒸汽等)的檢測溫度。可是,在如此低的溫度下,一氧化碳的響應速度下降,而且其敏感特性很容易受大氣中的水蒸氣的影響。

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優點:價格便宜,性能優異,可采用MEMS工藝,體積小,抗震性好,壽命長,應用簡單。

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2、電化學型

(1)工作原理及特性曲線

電化學型氣體傳感器的檢測原理如下圖所示。

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當電解槽的正負電極上施加一個固定電壓後,在作用極和對極上分别發生反應,以一氧化碳傳感器為例,其化學反應式為:

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這個氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發生着,并在電極間産生電位差。但是由于在兩個電極上發生的反應都會使電極極化,這使得極間電位難以維持恒定,因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的範圍。

總反應是一氧化碳被氧化成二氧化碳,電子流動形成外部電流,電荷平衡則是電解液中的載流子流動來完成。

電化學式氣體傳感器的最大特點是:電流與一氧化碳濃度完全成正比,輸出信号與氣體濃度呈良好的線性關系,是以信号處理和顯示非常友善。另一個特點是,因為是常溫反應,不需要加熱器,是以,電極間電壓可以使用幹電池,不需要市電,而且便于攜帶式一氧化碳報警器。

優點:零功耗,靈敏度高,穩定性好,線性好,重複性較好,影響速度快,分辨率一般可以達到0.5ppm。

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3、紅外型

紅外式傳感器的檢測原理是:由2種不同原子構成的分子都有所謂偶極矩(偶極長和偶極上一端電荷電量的乘積),當氣體上照射了紅外光後,就會吸收由該氣體分子結構決定了的特定波長的光。

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從吸收光譜的吸收波長可以判定氣體的種類,從吸收的強度可以測定該氣體的濃度。這種傳感器靈敏度、選擇性、特别是精度非常高,常用于儀表,但其結構複雜、成本較高,很少用在報警器上。

優點:寬量程,精度高,選擇性好,可靠性高,無吸附效應,不會中毒,不依賴氧氣,受環境幹擾因素較小,壽命長。

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4、催化燃燒型

傳感器有一對催化燃燒式檢測元件其中一個元件對一氧化碳氣體非常敏感該元件上塗有多層催化劑另一個元件不敏感用于補償環境溫度變化。這一對檢測元件與另一對高精度電阻構成惠斯登電橋。

優點:線性度高,計量準确,響應快速,壽命較長 ,抗中毒。

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憑借多類氣體傳感器的研發積累,結合自身集設計、制造、封裝測試為一體的智能傳感器全産業鍊的制造優勢,慧聞科技研發并生産有多款一氧化碳傳感器,可以為儲能行業安全保駕護航。這些創新性産品是我們對生命安全的承諾,旨在提供更智能、更可靠的一氧化碳監測解決方案。

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