Produkt-Neuheit

Warum bleifreie Technologie?

Figaro führte vor 40 Jahren die bekannten Sauerstoffsensoren der KE-Serie ein und entwickelte eine Reihe von galvanischen Sensoren, die auf unterschiedliche Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind. Diese Sensoren wurden so konzipiert, dass sie unterschiedliche Lebensdauern, Reaktionszeiten und flexible Montageoptionen bieten, um sich nahtlos in OEM-Gehäuse zu integrieren. Diese Sensoren enthalten, zusammen mit vielen anderen elektrochemischen Sauerstoffsensoren die nicht als bleifrei definiert sind, eine Bleianode, die sich im Laufe der Zeit allmählich erschöpft.

Es wurde festgestellt, dass Blei unter anderem schädlich für die menschliche Gesundheit und für die Umwelt ist. Es wurden deshalb Maßnahmen ergriffen, seine allgemeine Verwendung einzuschränken. In der Elektro- und Elektronikindustrie trat 2006 die RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) in Kraft, die die Verwendung von gefährlichen Stoffen, einschließlich Blei (Pb), in Elektro- und Elektronikgeräten einschränkte, die innerhalb der EU verkauft wurden, aber elektrochemische Sauerstoffsensoren waren aufgrund des Mangels an praktikablen Alternativen zu dieser Zeit ausgenommen. Dies war der Anstoß für die Entwicklung der innovativen bleifreien KE-LF-Serie, die seit drei Jahren neben der klassischen KE-Serie auf den Markt kommt.

Jetzt, da die bleifreie Sensortechnologie weiterentwickelt wurde, werden die RoHS-Ausnahmen auslaufen oder werden derzeit überprüft. Die Hersteller sollten jetzt auf RoHS-konforme, bleifreie Alternativen umsteigen, um die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Sensorleistung zu erhalten. Maxell und Figaro haben die Produktion und den Vertrieb der originalen bleihaltigen KE-Serie eingestellt, um sich ausschließlich auf die bleifreien Sensoren zu konzentrieren.

Wofür werden Sauerstoffsensoren verwendet?
Sauerstoffsensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

- Verpackungen unter Schutzatmosphäre für Lebensmittel
- Industrielle Verbrennungsprozesse
- Biotechnologie für optimales Wachstum von Zellkulturen und Bakterien
- Biologische Abwasserbehandlung – Optimierung des Belüftungsprozesses
- Brennstoffzellen-Technologie für maximale Effizienz
- Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck)
- Persönliche Sicherheit - Überwachung des Sauerstoffgehalts in engen Räumen, z. B. in der Flugzeugkabine, in einer Mine oder in einem Tunnel
- Umweltüberwachung
- Medizinprodukte, z. B. Inkubatoren. Der Sensor kann aber auch in Beatmungsgeräten und Anästhesiegeräten eingesetzt werden, ist aber selbst nicht CE- oder UKCA-zertifiziert.


Welche Modelle von Sauerstoffsensoren liefert Figaro und was sind ihre Unterschiede?

Figaro bietet zwei Sensortypen an: Galvanisch und potentiostatisch elektrolytisch.

Das Hauptverkaufsmerkmal des galvanischen Sensors besteht darin, dass er keine externe Energie benötigt, sondern durch seine elektrochemische Reaktion seinen eigenen Strom erzeugt. Potentiostatische Sensoren benötigen eine konstante externe Spannung und werden typischerweise auf der Leiterplatte montiert. Aufgrund der nicht benötigten Beschaltung und Stromversorgung ist der galvanische Sensor einfacher zu warten und hat keine damit verbundenen Betriebskosten.
Galvanische Sensoren reagieren nicht so empfindlich auf äußere Faktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sind daher langlebiger und zuverlässiger in Anwendungen, die Veränderungen in der Umgebung unterliegen.

Potentiostatische elektrolytische Sensoren reagieren empfindlicher auf kleine Änderungen der Sauerstoffkonzentration und sind genauer, insbesondere bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen, da sie unter einer konstanten angelegten Spannung arbeiten und stabile elektrochemische Reaktionen aufrechterhalten. Diese Sensoren haben einen kleineren Platzbedarf und eine schnellere Reaktionszeit im Vergleich zu galvanischen Sensoren.

Bleifreier, potentiostatischer, elektrolytischer Sauerstoffsensor TGS4260
Der TGS4260 ist eine elektrochemische Zelle mit drei Elektroden, bestehend aus einer Arbeitselektrode (WE), einer Gegenelektrode (CE) und einer Referenzelektrode (RE). Alle drei Elektroden befinden sich in einem Harzgehäuse und sind in einen flüssigen Elektrolyten getaucht.

Zwischen der Arbeits- (WE) und der Referenzelektrode (RE) wird eine konstante Spannung (potentiostatische Steuerung) angelegt, um die Sauerstoffreaktion anzutreiben, und der zwischen WE und CE erzeugte Elektrolytstrom wird währenddessen gemessen.

Wenn der TGS4260 Sensor in einer Umgebung mit Sauerstoff platziert wird, führt die Beibehaltung des Potentials der WE auf einem vorgegebenen negativen Wert in Bezug auf das RE-Potential dazu, dass der Sauerstoff an der WE reduziert wird und das Wasser gleichzeitig am CE oxidiert. Während dieser elektrochemischen Reaktionen tritt die Ionenleitung im Elektrolyten und die elektronische Leitung im externen Schaltkreis auf. Der erzeugte Elektrolytstrom wird in einen Spannungsausgang umgewandelt, der proportional zur Sauerstoffkonzentration ist.


Die Formel für die Reaktion der Arbeitselektrode lautet:
O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O
Die Formel für die Reaktion der Gegenelektrode lautet:
2H2O - > O2 + 4H+ + 4e-


Bleifreie, elektrochemische Sauerstoffsensorfamilie KE-LF

Die Sauerstoffsensoren der KE-LF-Serie; KE-25LF, KE-25F3LF, KE-25F3LFM, KE-12F3LF und KE-50LF sind einzigartige galvanische Sauerstoffsensoren, die von Maxell, Ltd. in Japan entwickelt wurden.

Die KE-LF-Serie löst die etablierte KE-Serie ab und bietet eine bleifreie Alternative. Als Pionier in der galvanischen bleifreien Sauerstoffsensorik hat Maxell seine Erfahrung genutzt, um Sensoren zu entwickeln, die die außergewöhnliche Leistung ihrer bleihaltigen Vorgänger beibehalten. Diese Sensoren behalten wichtige Merkmale bei, wie z. B. keine Querempfindlichkeit gegenüber CO2, gute chemische Beständigkeit und lange Lebensdauer. Die KE-LF-Serie wurde entwickelt, um der wachsenden Nachfrage nach Sauerstoffüberwachung gerecht zu werden, und bietet eine zuverlässige und präzise Leistung in einer Vielzahl von Anwendungen.

Der Sensor der Serie KE-LF funktioniert als Metall-Luft-Batterie, bestehend aus einer Metallanode, einer Sauerstoffkathode und einem schwach sauren Elektrolyten. Sauerstoffmoleküle gelangen durch eine durchlässige Membran in die elektrochemische Zelle, wo sie an der Kathode in Gegenwart des Elektrolyten reduziert werden. Der resultierende Strom zwischen den Elektroden ist direkt proportional zur Sauerstoffkonzentration im gemessenen Gasgemisch.
Als Signal dient die Ausgangsspannung des Sensors, die über einen Thermistor (zur Temperaturkompensation) und einen Widerstand gemessen wird, wobei Spannungsänderungen Schwankungen der Sauerstoffkonzentration widerspiegeln.

Eine kleine interne Luftblase hilft, Druckschwankungen auszugleichen und sorgt so für Stabilität. Das Sensorgehäuse besteht aus strapazierfähigem ABS-Harz.

Für weitere technische Informationen lesen Sie bitte unten oder kontaktieren Sie Figaro.
https://www.figaro.co.jp/en/product/docs/ke-lf_product%20information%28en%29_rev08.pdf


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