1. Archigas TCD3000 WLD

Vorteile:

• Sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit (30 ms)
• Hohe Langzeitstabilität
• Geringer Wartungsbedarf
• Robust gegenüber Feuchtigkeit im Prozessgas
• Keine Lageabhängigkeit
• Sehr großer, dynamischer Messbereich von wenigen ppm bis 100 Vol.%
• Einsatz bei hohem Druck
• Sehr geringe Durchflussabhängigkeit
• Weniger Probenaufbereitung
• Hohe Nachweisgrenze

Nachteile:

• Keine Selektivität
• Druckabhängigkeit (kann aber kompensiert werden)
  
  

2. Andere WLD

Vorteile:

• Hohe Langzeitstabilität
• Geringer Wartungsbedarf
• Dynamische Messung möglich
• Lineares Messverhalten

Nachteile:

• Oft Durchflussabhängig
• Probenaufbereitung notwendig
• Druckabhängig (kann aber kompensiert werden)
• Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit (1 s – 120 s)
• Nicht robust gegenüber Feuchtigkeit im Prozessgas

3. Katalytisch (Pellistor)

Vorteile:

• Niedriger Preis
• Empfindlich gegenüber Messgas
• Höhere Selektivität

Nachteile:

• Nur kleine Messbereiche
• Nichtlineares Messverhalten
• Geringe Reaktionsgeschwindigkeit (10-80 s)
• Irreversible Schäden durch Kontakt mit z.B. Halogenen oder Verbrennungsreaktion ohne Sauerstoff
• Hoher Wartungsbedarf
• Nicht robust gegenüber FeuchtigkeitHalbleiter

4. Halbleiter

Vorteile:

• Niedriger Preis
• Gute Nachweisgrenze
• Geringer Wartungsbedarf
• Hohe Empfindlichkeit
• Sehr gute Selektivität

Nachteile:

• Keine Konzentrationsmessung möglich
• Mittlere Reaktionszeiten

5. Elektrochemisch

Vorteile:

• Sehr niedriger Preis
• Geringer Energieverbrauch (< 2 W)
• Hohe Empfindlichkeit
• Hohe Selektivität

Nachteile:

• Langsame Reaktionsgeschwindigkeit
• Geringe Langzeitstabilität
• Hoher Wartungsbedarf
• Nicht robust gegenüber Feuchtigkeit im Prozessgas
• Lageabhängig

Die Gasanalysatoren sind für die Messung von binären und quasi-binären Gasgemischen konzipiert (z.B. H₂ in Luft, CH₄ in CO₂ usw.)

Bezeichnet wird ein Gasgemisch, das aus zwei Gasen besteht: Messgas und Hintergrundgas.

Ein quasi-binäres Gasgemisch besteht aus mehr als zwei Gasen (z.B. Luft) – wobei konkret das Hintergrundgasgemisch aus mehreren Gasen besteht, die in stabilen, geringen Konzentrationen vorhanden sind oder ähnliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen.

Querempfindlichkeit beschreibt die unerwünschte Reaktion eines Sensors auf Gase oder andere Einwirkungen wie Druck oder Temperatur, die nicht das Ziel der Messung sind. Dadurch werden das Messergebnis verfälscht und die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt. Querempfindlichkeit stellt eine Herausforderung bei der genauen Messung von Gaskonzentrationen dar. Durch sorgfältige Auswahl und Anwendung von Messtechnologien sowie durch geeignete Kalibrierungs- und Kompensationsmethoden kann die Auswirkung der Querempfindlichkeit reduziert werden, um zuverlässigere und genauere Messergebnisse zu erzielen.

Zielgas: Wasserstoff (H₂) Hintergrundgas: Sauerstoff (O₂) Drittes Gas: Stickstoff (N₂) Unbekannte Parameter: Konzentration, Druck und Feuchtigkeit

Erläuterung:Dieses binäre Gasgemisch besteht aus dem Zielgas Wasserstoff (H₂) und dem Hintergrundgas Sauerstoff (O₂). Es wird angenommen, dass dieses Gemisch bei verschiedenen Anwendungen wie Brennstoffzellen oder Elektrolyseprozessen verwendet wird.

Problem der Querempfindlichkeit: Wenn in diesem binären Gemisch zusätzlich Stickstoff (N₂) in unbekannter Konzentration vorhanden ist, kann dies die Messung beeinflussen. Die Querempfindlichkeit des Sensors auf Stickstoff könnte dazu führen, dass die angezeigte Konzentration von Wasserstoff verfälscht und als negativer Wert angezeigt wird. Hintergrund ist die niedrigere Wärmeleitfähigkeit des Stickstoffs im Vergleich zu Sauerstoff.

Weitere Unbekannte: Der Druck des Gasgemischs und die Feuchtigkeit sind unbekannt, was die Messung weiter kompliziert. Sowohl der Druck als auch die Feuchtigkeit können die Genauigkeit der Messung beeinflussen.

Minimierungsstrategien

1. Kalibrierung des Sensors: Ist der Stickstoffanteil im Gasgemisch konstant, kann eine regelmäßige Kalibrierung des Sensors mit einem bekannten Gasgemisch, das Stickstoff enthält, die Auswirkungen der Querempfindlichkeit minimieren.
   
   
2. Anpassung des Messbereiches: IWird Stickstoff prozessbedingt eingeleitet, kann das Gerät so kalibriert werden, dass 4mA reinem Stickstoff entsprechen und 20 mA z.B.4 Vol.% H₂ in O₂ .
   So kann mit einem Gerät H₂ in O₂ und O₂ in N₂ bestimmt werden.
   
   
3. Kompensationsalgorithmen: Ist eine der Störkomponenten durch andere Messmittel bekannt, kann der Einfluss dieser Komponente auf das Messergebnis mittels mathematischer Algorithmen korrigiert werden. Wärmeleitfähigkeit eignet sich sehr gut für die Verrechnung, da die Quereinflusse zuverlässig reproduzierbar sind.

Der Druck eines Gasgemisches hat Einfluss auf die Messung der Wärmeleitfähigkeit. Dieser Druckeinfluss ist gasartabhängig. Bei Gasen mit niedrigeren Wärmeleitfähigkeiten wie Sauerstoff ist die Abhängigkeit niedriger. Bei Gasen mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Wasserstoff ist die Abhängigkeit höher. Bei niedrigem Druck, insbesondere im Bereich von 1 bis 2 bar, ist dieser Einfluss am größten.

Mit steigendem Druck nimmt die Dichte des Gases zu, was zu einer stabileren Wärmeleitfähigkeit führt. Ab einem Druck von etwa 7 bar ist der Einfluss des Drucks auf die Wärmeleitfähigkeitsmessung geringer und wird mit steigendem Druck geringer und linearer. Das bedeutet, dass bei einem hohen Druck die Messungen genauer und weniger anfällig für Schwankungen sind.

Durch den Einsatz von Kompensationsalgorithmen, die für Archigas-Geräte auf Anfrage verfügbar sind, kann dieser Einfluss effektiv eliminiert werden, wodurch präzise Messungen auch bei variablen Druckbedingungen möglich sind

Feuchte verhält sich wie zusätzliches Gas im Gasgemisch und hat Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Archigas-Geräte können für bestimmte Anwendungen wie H2 in O2 den Quereinfluss von Feuchtigkeit stark reduzieren.

Ist die Abweichung durch die Feuchte dennoch größer als akzeptabel, kann dies durch eine zusätzliche Messung von Feuchte anhand eines mathematischen Modells weiter kompensiert werden.