Les capteurs électrochimiques dans les analyseurs de combustion

Les capteurs électrochimiques utilisés dans les analyseurs de gaz de combustion modernes présentent de grandes différences en termes de qualité, de durée de vie et de précision. En entretenant correctement ces capteurs, vous pouvez améliorer leur qualité et prolonger leur durée de vie.

Le processus de combustion

Un processus de combustion nécessite toujours un combustible et de l'oxygène. Dans la quasi-totalité des cas, le combustible est constitué d'un composé hydrocarboné, tel que le bois, le pétrole ou le gaz naturel. Dans un processus parfait, la combustion de l'hydrocarbure (CxHy) et de l'oxygène (O₂) produit du dioxyde de carbone (CO₂) et de la vapeur d'eau (H₂O). Dans la pratique, cependant, une combustion n’est jamais parfaite et d’autres substances sont également produites pendant la combustion, telles que le monoxyde de carbone (CO), l’hydrogène (H₂), le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO₂). Cela dépend notamment des différentes températures dans le brûleur et de la quantité d’air apportée. Afin de régler le processus de manière optimale et de produire le moins possible de substances indésirables, une analyse rigoureuse des gaz de combustion est nécessaire, permettant de mesurer les concentrations des différents gaz.

Le capteur électrochimique

Les capteurs électrochimiques sont largement utilisés dans les analyseurs de gaz de combustion et les instruments de détection de gaz. Ces capteurs sont relativement petits et contiennent des composants chimiques qui génèrent un très faible courant électrique lorsqu'ils entrent en contact avec un gaz spécifique. Les particules de poussière, la suie et l'humidité peuvent avoir un effet néfaste sur les composants chimiques du capteur, ce qui explique pourquoi on utilise presque toujours des filtres pour les retenir.

Les capteurs électrochimiques sont également sensibles à la température. C’est pourquoi la température doit être mesurée en permanence, et les valeurs mesurées doivent être compensées en conséquence. Il convient d’éviter les températures extrêmes ou les variations de température importantes. Comme les substances chimiques réagissent avec le gaz ciblé, les capteurs s’usent et doivent être remplacés périodiquement.

Monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone (CO) est un sous-produit indésirable de la combustion, car il est particulièrement toxique. Ce gaz peut être mesuré avec précision à l'aide d'un capteur électrochimique. Le monoxyde de carbone n'étant pas présent à l'état naturel dans l'air ambiant, le capteur s'use presque exclusivement en raison de son utilisation lors des mesures.

Capteur de CO compensé par l'hydrogène

L'un des inconvénients de ces capteurs est toutefois qu'ils sont sensibles non seulement au monoxyde de carbone, mais aussi à l'hydrogène (sensibilité croisée), qui est également un sous-produit de la combustion. Pour pouvoir mesurer avec précision la concentration en monoxyde de carbone, la valeur mesurée doit être compensée par la concentration d'hydrogène présente. C'est exactement ce qui se passe dans un capteur de CO à compensation d'hydrogène. La quantité de monoxyde de carbone est mesurée, alors qu’elle contient également une certaine quantité d’hydrogène. La quantité d’hydrogène est mesurée séparément, puis soustraite de la mesure de monoxyde de carbone, ce qui permet d’obtenir une valeur de mesure pure de la concentration en monoxyde de carbone.

Autres gaz

Dans le cas des chaudières à gaz de grande taille, des moteurs à combustion et des processus de combustion industriels, d'autres gaz peuvent entrer en jeu, tels que les oxydes d'azote et les oxydes de soufre. Il existe pour cela des analyseurs de gaz de combustion équipés de capteurs électrochimiques spécifiques à ces gaz.

Entretien

Nous avons déjà évoqué la sensibilité des capteurs électrochimiques à la température, à l'humidité et aux particules solides. C'est pourquoi les analyseurs de gaz de combustion LIGNE BLEUE sont toujours équipés d'un séparateur de condensats, qui recueille la vapeur d'eau condensée présente dans les gaz de combustion et empêche ainsi celle-ci d'atteindre les capteurs. Vous devez toutefois vider manuellement le séparateur de condensats après chaque mesure. Le séparateur de condensats est associé à un filtre à poussière qui retient les particules de suie, ainsi qu’à un filtre en PTFE. Ce dernier se ferme au contact de l’eau liquide, offrant ainsi une sécurité supplémentaire aux capteurs. Les filtres doivent également être remplacés en temps voulu lorsqu’ils sont encrassés. Afin d’éviter les températures extrêmes, il est conseillé de ne pas laisser votre analyseur de gaz de combustion dans votre véhicule de fonction en cas de risque de gel nocturne ou lors des chaudes journées d’été.

Étalonnage

Un capteur électrochimique doit toujours être étalonné après son remplacement. Il n'est donc pas possible de remplacer soi-même un capteur et d'effectuer ensuite une mesure précise. En Belgique, il est obligatoire d'envoyer votre analyseur de gaz de combustion tous les deux ans pour entretien et étalonnage, au cours desquels, entre autres, les filtres sont remplacés et le degré de vieillissement des différents capteurs électrochimiques est mesuré, ceux-ci étant remplacés si nécessaire. Après l'étalonnage, vous pouvez attester de la précision de vos mesures à l'aide d'un certificat d'étalonnage valide.