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储能安全离不开它,盘点几类常见的一氧化碳传感器

储能技术的迅猛发展为能源存储提供了可靠的解决方案,推动了可再生能源的大规模应用。然而,储能系统规模的扩大和复杂性的增加,储能系统安全事故的风险也相应增加。这些事故可能包括电池故障、能量损失、短路等,这些情况往往伴随着一氧化碳的产生。

从现有的文献不难得出以下结论:锂离子电池发生热失控后主要的气体产物为CO、CO2、H2、N2、碳氢化合物等。CO、CO2、H2是占比最大的三种气体,一般情况下占比会超过70%。因此,及时而准确地监测一氧化碳浓度变化是防范安全事故的重要手段。

与此同时,储能行业在技术创新方面的推动力也促使了一氧化碳监测技术的发展。先进的监测技术能够提供更准确、实时的数据,使得对储能系统的安全性和性能有更全面的了解。

一氧化碳传感器是一种气体传感器。气体传感器主要由两部分组成:传导和转换系统,可基于CO气体检测的就是一氧化碳气体传感器,可以检测暴露在环境中的危险气体CO的浓度,并清楚地读取气体浓度、峰值和高、低浓度报警水平。如果当前气体高、低浓度值超过预设极限值,则报警将通过声音、灯报警提醒用户。

目前检测一氧化碳的传感器按检测原理主要分为半导体型、电化学型、红外型与化燃烧型,其主要工作原理及优缺点分析如下:

1、半导体型

半导体传感器对气体的敏感度取决于敏感元件被加热的温度。对一氧化碳的检测而言,敏感元件被加热的温度为100℃以下,这个温度远低于对其他气体(如丁烷、甲烷、氢气、乙醇蒸汽等)的检测温度。可是,在如此低的温度下,一氧化碳的响应速度下降,而且其敏感特性很容易受大气中的水蒸气的影响。

优点:价格便宜,性能优异,可采用MEMS工艺,体积小,抗震性好,寿命长,应用简单。

2、电化学型

(1)工作原理及特性曲线

电化学型气体传感器的检测原理如下图所示。

当电解槽的正负电极上施加一个固定电压后,在作用极和对极上分别发生反应,以一氧化碳传感器为例,其化学反应式为:

这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着,并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化,这使得极间电位难以维持恒定,因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。

总反应是一氧化碳被氧化成二氧化碳,电子流动形成外部电流,电荷平衡则是电解液中的载流子流动来完成。

电化学式气体传感器的最大特点是:电流与一氧化碳浓度完全成正比,输出信号与气体浓度呈良好的线性关系,所以信号处理和显示非常方便。另一个特点是,因为是常温反应,不需要加热器,所以,电极间电压可以使用干电池,不需要市电,而且便于携带式一氧化碳报警器。

优点:零功耗,灵敏度高,稳定性好,线性好,重复性较好,影响速度快,分辨率一般可以达到0.5ppm。

3、红外型

红外式传感器的检测原理是:由2种不同原子构成的分子都有所谓偶极矩(偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积),当气体上照射了红外光后,就会吸收由该气体分子结构决定了的特定波长的光。

从吸收光谱的吸收波长可以判定气体的种类,从吸收的强度可以测定该气体的浓度。这种传感器灵敏度、选择性、特别是精度非常高,常用于仪表,但其结构复杂、成本较高,很少用在报警器上。

优点:宽量程,精度高,选择性好,可靠性高,无吸附效应,不会中毒,不依赖氧气,受环境干扰因素较小,寿命长。

4、催化燃烧型

传感器有一对催化燃烧式检测元件其中一个元件对一氧化碳气体非常敏感该元件上涂有多层催化剂另一个元件不敏感用于补偿环境温度变化。这一对检测元件与另一对高精度电阻构成惠斯登电桥。

优点:线性度高,计量准确,响应快速,寿命较长 ,抗中毒。

凭借多类气体传感器的研发积累,结合自身集设计、制造、封装测试为一体的智能传感器全产业链的制造优势慧闻科技研发并生产有多款一氧化碳传感器,可以为储能行业安全保驾护航。这些创新性产品是我们对生命安全的承诺,旨在提供更智能、更可靠的一氧化碳监测解决方案。

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