Rilevatore di monossido di carbonio

I primi progetti utilizzavano un rilevatore chimico costituito da un tampone bianco che sbiadiva fino a diventare di colore marroncino o nerastro in presenza di monossido di carbonio. Tali rilevatori sono economici, ma forniscono solo un avviso visivo. Con l'aumento dei decessi correlati al monossido di carbonio negli anni Novanta, gli allarmi acustici sono diventati standard.
I punti di allarme sui rilevatori di monossido di carbonio non sono un semplice livello di allarme (come nei rilevatori di fumo), ma sono una funzione concentrazione-tempo. A concentrazioni inferiori, ad esempio 100 parti per milione (PPM), il rilevatore non emette un allarme per molte decine di minuti. A 400 PPM, l'allarme suona entro pochi minuti. Questa funzione concentrazione-tempo è intesa a imitare l'assorbimento di monossido di carbonio nel corpo, prevenendo al contempo falsi allarmi dovuti a brevi scariche di monossido di carbonio da fonti relativamente comuni come il fumo di sigaretta.
Sono disponibili quattro tipi di sensori, che variano per costo, precisione e velocità di risposta. La maggior parte dei rilevatori non ha sensori sostituibili.

Il rilevatore è costituito da un tampone di una sostanza chimica colorata che cambia colore quando reagisce con il monossido di carbonio. Tuttavia, forniscono solo un avviso qualitativo del gas. Il vantaggio principale di questi rilevatori è che sono i più economici, ma lo svantaggio è che offrono anche il livello di protezione più basso.
Una reazione utilizzata per il rilevamento del monossido di carbonio è l'ossidazione catalitica del disolfitopalladato di potassio (II):
CO + K2Pd(SO3)2 ->Pd + CO2 + SO2 + K2SO3
Man mano che la reazione procede, il rilascio di palladio atomico determina il cambiamento di colore dal giallo al marrone al nero.

Un sensore biomimetico funziona in modo simile all'emoglobina che si scurisce in presenza di CO proporzionale alla quantità di monossido di carbonio nell'ambiente circostante. Utilizza ciclodestrine, un cromoforo e un certo numero di sali metallici. Questo può essere visto direttamente o collegato a una sorgente di fotoni a infrarossi come un LED IR e quindi monitorato tramite un fotodiodo. La durata della batteria è solitamente di due o tre anni con una batteria alcalina convenzionale, ma una batteria al litio durerà per tutta la vita del prodotto. I sensori basati sulla biotecnologia hanno una vita operativa utile di sei anni. Questi prodotti sono stati i primi a entrare nel mercato di massa, ma poiché costano più di altri sensori, sono utilizzati principalmente in aree di fascia alta e camper. La tecnologia è stata migliorata ed è la tecnologia più affidabile, secondo un rapporto del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Sensori elettrochimici di monossido di carbonio. Sia i sensori che gli allarmi provengono da aziende diverse.
Il cilindro metallico con il nastro giallo.
Il cilindro marrone con il testo sopra.
Il rilevatore elettrochimico utilizza il principio di una cella a combustibile per generare una corrente elettrica quando il gas da rilevare subisce una reazione chimica. La corrente generata è correlata con precisione alla quantità di monossido di carbonio nell'ambiente circostante il sensore. In sostanza, la cella elettrochimica è composta da un contenitore, due elettrodi, fili di collegamento e un elettrolita, in genere acido solforico. Il monossido di carbonio viene ossidato in un elettrodo in anidride carbonica mentre l'ossigeno viene consumato nell'altro elettrodo. Per il rilevamento del monossido di carbonio, la cella elettrochimica ha vantaggi rispetto ad altre tecnologie in quanto ha un output altamente accurato e lineare alla concentrazione di monossido di carbonio, richiede una potenza minima poiché funziona a temperatura ambiente e ha una lunga durata, che in genere è di cinque o dieci anni. Questa tecnologia è diventata la tecnologia dominante negli Stati Uniti e in Europa.[citazione necessaria] I pulsanti di prova indicano solo l'efficacia operativa della batteria, del circuito e del cicalino. L'unico modo per testare completamente il funzionamento di un allarme CO utilizzando una cella elettrochimica è tramite una fonte nota di gas di prova calibrato, erogato in un involucro per mantenere il livello di concentrazione per il periodo di prova.

Sottili fili di biossido di stagno semiconduttore su una base di ceramica isolante forniscono un sensore monitorato da un circuito integrato. Questo elemento di rilevamento deve essere riscaldato a circa 400 gradi per funzionare. L'ossigeno aumenta la resistenza del biossido di stagno mentre il monossido di carbonio la riduce. Il circuito integrato monitora la resistenza dell'elemento di rilevamento. La durata è di circa cinque anni e gli allarmi devono essere testati all'installazione e almeno una volta all'anno con un gas di prova.
A causa della grande richiesta di potenza di questo sensore, di solito è alimentato dalla rete elettrica. È disponibile un sensore pulsato alimentato a batteria con una durata di mesi.
Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in Giappone e altrove in Estremo Oriente, con una certa penetrazione di mercato negli USA. Tuttavia, le prestazioni superiori della tecnologia delle celle elettrochimiche stanno iniziando a sostituire questa tecnologia.