Kaj je senzor vodikovega sulfida?

Senzor vodikovega sulfida (H2S) je senzor za plin, ki ga je mogoče izdelati v skladu z več različnimi specifikacijami za zaznavanje ravni vodikovega sulfida, ki nastane med industrijskimi in biološkimi procesi. Takšni senzorji so zelo pomembni v različnih panogah, saj je vodikov sulfid izjemno strupen plin. Vdihavanje 500 do 1000 delov na milijon (ppm) po prostornini skoraj vedno povzroči takojšnjo nezavest in smrt. Nekatere senzorske enote za vodikov sulfid so komponente za enkratno uporabo v sili, medtem ko so druge zasnove senzorjev H2S narejene tako, da večkrat zaznajo plin in trajajo več let.

Številne industrije imajo potrebo po senzorju za vodikov sulfid, med najpogostejšimi pa so petrokemična industrija, kjer je naravni stranski produkt proizvodnje surove nafte in zemeljskega plina, ter komunalne čistilne naprave. Povezana območja, ki proizvajajo vodikov sulfid, vključujejo ribogojstvo ali ribogojstvo, skladiščenje gnoja za gnojila in regije, kjer obstajajo vulkanski plini ali topli izviri. Rafinerije in koksarne, ki pretvarjajo premog v koks s postopkom segrevanja v okolju brez kisika, so tudi lokacije, kjer je sistem za zaznavanje vodikovega sulfida kritičen. Plin proizvajajo tudi papirnice, jeklarne in strojarne, in ker je naravni stranski produkt razgradnje organskih snovi z bakterijami, je tudi potencialna nevarnost v več vrstah živilskopredelovalnih tovarn.

Sposobnost naravnega odkrivanja nevarnih, a zelo nizkih ravni vodikovega sulfida v zraku je lahko težavna iz več razlogov. Eden od razlogov je, da je brezbarven in prozoren plin, ki je težji od zraka, tako da se nagiba k nizki ravni v zgradbah, kjer je sprva lahko neopažen. Čeprav ima v nizkih koncentracijah vonj po gnilih jajcih, se pri višjih ravneh vonj spremeni v sladek, kar lahko zmede čute. Zato obstaja več različnih metod za odkrivanje plina v bioloških vzorcih v primerjavi s koncentracijami v zraku ali vodi.

Tipična zasnova prenosnega senzorja za neprekinjeno uporabo temelji na gorivni celici mikroelektromehanskega sistema (MEM), ki lahko deluje v območju od -22° do 122° Fahrenheita (-30° do 50° Celzija) in uporablja princip električne odpornost. Senzor MEMs je zgrajen na kovinskem oksidnem polprevodniškem materialu (MOS) iz mikroskopskih filmov iz kositrovega oksida ali zlate kovine, ki se odzivajo na spremembe električnega upora, ko vodikov sulfid prehaja skozi njih. Takšni senzorji imajo hiter odzivni čas in so lahko natančni do 25 delov na milijardo (ppb), vendar so pogosteje zasnovani tako, da zaznavajo samo višje ravni plina. Vendar so poceni in se običajno uporabljajo v težkih podnebnih razmerah, na primer pri iskanju in vrtanju nafte in plina.

Senzor za vodikov sulfid, zasnovan za zaznavanje plina v vodi in blatu, temelji tudi na principu potenciometrije oziroma sprememb elektromotorne sile v vodi. Detektorji vode lahko merijo nivoje plina pri manj kot 0.3 ppb in so pogosto vgrajeni v standardne pH metre, ki se uporabljajo v industriji čiščenja odplak. Za točnost pa zahtevajo pogosto kalibracijo, ki je običajno načrtovana enkrat na mesec. Pogosta težava s senzorjem premikanja se pojavi pri enotah, ki so potrebne za merjenje tako finih nivojev, kar je znak, da je prikazani izhodni odčitek zamaknjen od dejanske izmerjene vrednosti. Pri senzorju vodikovega sulfida, ki se uporablja v tekočem okolju, je razpon odmika ±0.5 milivolta (mV) standarden, vendar lahko premik pogosto doseže do 2 mV v enem mesecu v odčitkih.

Druge vrste senzorjev za vodikov sulfid so vgrajene v prenosne enote, ki jih nosi osebje reševalnih služb, ki so sposobne zaznati druge nevarne pline, kot je ogljikov monoksid. Podobne vrste enot, nameščenih v objektih, so odporne proti koroziji in eksplozivu, kar sta dve lastnosti plina vodikovega sulfida. Zmožni so delovati dve do pet let z zelo nizko porabo energije in brez poslabšanja sposobnosti neprekinjenega zaznavanja po izpostavljenosti plinu.
Raven občutljivosti in odzivni čas, krajši od ene minute, sta bila v zadnjih letih izboljšana za senzor vodikovega sulfida z vključevanjem materialov, izdelanih na nanometrski lestvici. To podpira nove predpise v ZDA od leta 2010. Ameriška konferenca vladnih industrijskih higienikov (ACGIH) je zmanjšala sprejemljive ravni izpostavljenosti plinu za osemurno tehtano povprečje z 10 ppm na 1 ppm in kratkoročno stopnjo izpostavljenosti 15 ppm do 5 ppm.