„Warum fallen meine SO2-Sensoren frühzeitig aus? Moment…, jetzt sind sie in Ordnung. Was ist hier los?“ Dieses Szenario kennen wir alle. Während Schwefeldioxid (SO2)-Sensoren typischerweise eine Lebensdauer von zwei bis fünf Jahren aufweisen, gibt es Situationen, in denen sie scheinbar vorzeitig versagen. Sie können sich dann eventuell ohne Benutzereingriff wieder regeneriert haben.
Messung der Lebensdauer von Sensoren
Bevor wir darüber sprechen, warum SO2-Sensoren vorzeitig ausfallen können, lassen Sie uns zunächst betrachten, wie Industrial Scientific die Lebensdauer unserer Sensoren misst. Während der Sensorkalibrierung wird die Rohempfindlichkeit des Sensors gemessen, aus der dann ein Zahlenwert für die Empfindlichkeit berechnet wird. Diese als „Spannen-Reserve“ bezeichnete Zahl bietet eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung, wann sich ein Sensor der Austauschgrenze nähert. Im Neuzustand hat ein Sensor eine Spannen-Reserve von über 100 %. Wenn der Spannenwert zwischen 70 % und 99 % liegt, ist der Sensor in gutem Zustand. Ab einem Wert zwischen 50 % und 69 % ist es an der Zeit, den Austausch des Sensors zu planen. Sobald der Spannenwert unter 50 % fällt, schlägt die Kalibrierung des Sensors fehl und der Sensor muss ersetzt werden. In den meisten Situationen altert ein Sensor linear und graduell. Wenn dies nicht der Fall ist, wissen wir, dass ein externer Faktor die Lebensdauer des Sensors beeinflusst hat.
Es ist die Jahreszeit.
Der gemeinsame Nenner in Fällen, in denen sich SO2-Sensoren unregelmäßig verhalten, ist die Umgebung. In Klimazonen, in denen wochenlang bittere Kälte und niedrige relative Luftfeuchtigkeit vorherrschen, dürften SO2-Sensoren eine geringere Spanne aufweisen.
Der Einfluss der niedrigen Luftfeuchtigkeit auf die SO2-Sensoren ist erheblich. Das folgende Diagramm zeigt beispielsweise die Ergebnisse für einen SO2-Sensor, der kontinuierlich 11 % r. F. ausgesetzt war. Die Spanne sinkt in einem Monat um über 50 %, bis sie bei dieser niedrigen Luftfeuchtigkeit den Beharrungszustand erreicht. Der Sensor hat nach etwa zwei Monaten eine verbleibende Spanne von 50 %.
Warum sind SO2-Sensoren empfindlich gegenüber Umweltfaktoren?
Einfach ausgedrückt, macht die chemische Zusammensetzung der SO2-Sensoren sie anfällig für die Umgebungseinflüsse. In den SO2-Sensoren befindet sich ein wasserbasierter Elektrolyt. Dieser Elektrolyt kann bei niedriger Luftfeuchtigkeit leicht sein Wasser verlieren, was die Elektronenmobilität verringert und seine Fähigkeit beeinträchtigt, am chemischen Reaktionszyklus im Inneren des elektrochemischen Sensors teilzunehmen. Auch sein Gefrierpunkt variiert mit der umgebungsbedingten Konzentrationsänderung. Bei kalter Witterung fördert die Konzentrationsänderung des Elektrolyten das Einfrieren und führt erneut zu einem Verlust der Mobilität. Dies reduziert die Sensorempfindlichkeit erheblich und kann dazu führen, dass die Kalibrierung des Sensors fehlschlägt.
Warum erholen sich SO2-Sensoren?
So wie der Elektrolyt in SO2-Sensoren bei niedriger Luftfeuchtigkeit leicht sein Wasser verlieren kann, kann er auch Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Dies erhöht die Ionenbeweglichkeit und bewirkt eine Wiederherstellung der Sensorempfindlichkeit. Sie werden feststellen, dass der Sensor dann die Kalibrierung besteht.
Die Ergebnisse einer zunehmenden und abnehmenden Luftfeuchtigkeit zeigen sich in einer Langzeitbetrachtung der Spanne eines SO2-Sensors. In der Abbildung unten zeigt zum Beispiel das Wellenmuster, dass die Sensorspanne im Winter (Januar-Februar für die nördliche Hemisphäre) niedrig ist und wieder ansteigt, wenn sich der Sensor bei wärmeren Temperaturen und höherer Luftfeuchtigkeit erholt.
Kurz gesagt verliert der Sensor an Empfindlichkeit, wenn es draußen kalt und trocken ist, aber er erholt sich, sobald sich wieder wärmere Temperaturen und höhere Luftfeuchtigkeit einstellen.
Was können Sie tun?
Mit unserem Wissen über das Verhalten des SO2-Sensors können wir mit der richtigen Pflege und Lagerung des Sensors einen großen Beitrag zur Erhaltung seiner Lebensdauer leisten. Um ein Austrocknen des Sensors zu vermeiden, lagern Sie Gaswarngeräte und Ersatzsensoren in einem Schrank oder Raum, der im Winter eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit aufweist. So kann beispielsweise ein zusätzlich aufgestellter Befeuchter in einem Geräteraum verhindern, dass Probleme mit dem SO2-Sensor auftreten. Eine weitere Option ist der Einsatz eines Humidors für Zigarren, der die Luftfeuchtigkeit bei 60%-70% r. F. hält.
Ein angetrockneter SO2-Sensor kann sich oft wieder erholen. Eine schnelle und einfache Möglichkeit, dem Elektrolyten Feuchtigkeit zurückzugeben, besteht darin, den Sensor zusammen mit einem feuchten Papiertuch in einen Plastikbeutel mit Reißverschluss zu legen und den Beutel an einem warmen Ort aufzubewahren. Der Sensor erholt sich in der Regel über Nacht.
Fazit
Da wir wissen, dass die chemische Zusammensetzung der SO2-Sensoren sie anfällig für Kälte und niedrige Luftfeuchtigkeit macht, können wir die Lebensdauer eines Sensors mit geeigneten Schritten verlängern. Ein einfacher Befeuchter kann die durch Umgebungseinflüsse verursachten Schäden weitgehend ausgleichen. Wir können sogar einen Sensor, der die Kalibrierung nicht bestanden hat, wieder in einen einwandfreien Zustand versetzen, indem wir ihn für einige Stunden einer feuchten Umgebung aussetzen. Ansonsten kehrt einfach der Sommer zurück, und so wie wir alle unsere Strandurlaub genießen, profitieren unsere SO2-Sensoren von der warmen, feuchten Luft.
