Vaisala PEROXCAP® Technologie

Children´s hospital in Helsinki, Finland - Vaisala

Unsere neueste Innovation heißt PEROXCAP® und kann dazu eingesetzt werden, verdampftes Wasserstoffperoxid, die Temperatur, die relative Sättigung und die relative Feuchte zu messen. Der PEROXCAP® Sensor ist in die Messsonde HPP272 implementiert, die zur ökologischen Biodekontamination von Wasserstoffperoxid entwickelt wurde.

Diese einzigartige Technologie ermöglicht die präzise und wiederholbare Messung des Biodekontaminationszyklus mit einer einzigen Sonde.

Vaisala PEROXCAP® zur Messung von verdampftem Wasserstoffperoxid, relativer Sättigung und relativer Feuchte

Einzigartiger kapazitativer Dünnfilm-Polymer-Sensor für wiederholbare Messungen

Die PEROXCAP® Sensortechnik arbeitet mit Messdaten von zwei HUMICAP® Sensoren. Vaisala HUMICAP® Sensoren stehen für hohe Qualität und Zuverlässigkeit und bieten Wiederholbarkeit, Genauigkeit, erstklassige Langzeitstabilität und geringfügige Hysterese selbst in den anspruchsvollsten Anwendungen mit hoher H2O2-Konzentration unter atmosphärischem Druck. Der HUMICAP Sensor ist ein Dünnfilm-Polymer-Sensor aus einem Substrat, auf dem zwischen zwei Elektroden ein dünner Polymerfilm aufgetragen ist. Je nach Feuchteänderungen der Umgebung absorbiert der Polymerfilm Wasserdampf oder gibt diesen ab. Mit der Feuchte ändern sich auch die dielektrischen Eigenschaften des Polymerfilms und somit die Kapazität des Sensors. Die Elektronik des Geräts misst die Kapazität und wandelt sie in einen Feuchtemesswert um. Die obere Elektrode ist aus korrosionsbeständigem, leitfähigem Material hergestellt und agiert als eine der zwei Elektroden des Kondensators.

Sie schützt das aktive Material des Sensors vor Staub, Schmutz und leitfähigen Partikeln. Das Dünnfilm-Polymer befindet sich zwischen den zwei Elektroden. Diese leitfähige Schicht lässt Wasser- und H2O2-Dampf durch.

Die raffinierte obere Elektrode ist eins der Geheimnisse des revolutionären Feuchtesensors. Das Dünnfilm-Polymer absorbiert Wasser- und H2O2-Dampf. Die absorbierte Menge ist dabei proportional zur relativen Feuchte (Sensor mit katalytischer Schicht) oder zur relative Sättigung der Umgebung (Sensor ohne katalytische Schicht). Dies ist vom jeweiligen Sensor abhängig (A oder B). Das Polymer erhöht den Anteil von Wasser und H2O2 in der Luft. Wir stellen unsere eigenen Polymere künstlich her, um ihre Leistung zu optimieren.

Die untere Elektrode ist aus korrosionsbeständigem, leitfähigem Material hergestellt und agiert als eine der zwei Elektroden des Kondensators.

Intelligente PEROXCAP® Messtechnologie

Die PEROXCAP® Messmethode verwendet zwei HUMICAP Sensoren: einen mit und einen ohne katalytische Schicht. Die katalytische Schicht katalysiert
Wasserstoffperoxid aus dem gemischten Dampf. Deshalb erfasst der HUMICAP Sensor mit der katalytischen Schicht nur Wasserdampf und liefert einen Messwert für den Wasserdampfpartialdruck, d. h., die relative Feuchte (rF). Der HUMICAP Sensor ohne katalytische Schicht ermittelt das Luftgemisch aus Wasserstoffperoxid- und Wasserdampf. Der Unterschied zwischen den Messwerten der beiden Sensoren gibt die Dampfkonzentration von H2O2 an.

Op
Operating principle of PEROXCAP measurement
A HUMICAP sensor with a catalytic layer (under the probe filter). This sensor only senses water vapor.
B HUMICAP sensor without a catalytic layer (under the probe filter). This sensor senses the air mixture with both hydrogen peroxide vapor and water vapor.

1 Catalytic protection layer over the thin-film polymer. This layer
catalyzes hydrogen peroxide into water and oxygen and prevents it from entering the sensing polymer.
2 Thin-film polymer between two electrodes.
3 Alumina substrate

Wiederholbare Messung selbst in Umgebungen mit hoher Feuchte


Der PEROXCAP® Sensor wird erwärmt, um auch in Umgebungen, in denen die Feuchte nahezu gesättigt ist, zuverlässige Messungen zu ermöglichen. Die Sondenheizung verhindert die Betauung des Sensors. Die intelligente Messtechnologie, einschließlich der Sensorreinigungsfunktion, sorgt für eine anhaltende Messgenauigkeit zwischen Kalibrierungsintervallen in Umgebungen mit hohem Wasserstoffperoxidanteil. Der Reinigungsvorgang beinhaltet ein schnelles Aufheizen des Sensors, um mögliche Unreinheiten zu entfernen. Die einzigartige PEROXCAP® Technologie wurde entwickelt, um zuverlässige und wiederholbare Messungen zu gewährleisten.

Bis zu drei Messungen für umfassende Biodekontaminationsüberwachung

Die Kombination des PEROXCAP® Sensors mit einem zusätzlichen Temperatursensor ermöglicht bis zu drei Messparameter: Konzentration des Wasserstoffperoxiddampfs, Temperatur und Feuchte. Letzteres bezieht sich auf relative Feuchte und relative Sättigung. Wasser und Wasserstoffperoxid weisen beide eine ähnliche molekulare Struktur auf und wirken sich auf die Feuchte der Luft aus, in der sie vorhanden sind.

  • Die relative Sättigung ist ein Parameter, der die Feuchte der Luft basierend auf H2O2-Dampf und Wasserdampf angibt. Wenn die relative Sättigung (rS) einen Wert von 100 % erreicht, fängt das Dampfgemisch an zu kondensieren.
  • Die relative Feuchte ist ein Parameter, der die Feuchte der Luft ausschließlich auf Basis des Wasserdampfs angibt.

Auswirkung von H2O und H2O2 auf relative Sättigung (rS) und relative Feuchte (rF)
1 Space without H2O2 vapor. When H2O2 vapor is not present, relative saturation equals relative humidity.
2 Same space with H
2O2 vapor introduced. Relative saturation is higher than relative humidity.
For example, at 20 °C with an H2O2 concentration of 500 ppm, the humidity level 25%RH is equivalent to 60%RS. When this gas mixture starts to condense, i.e. when RS is 100%, RH is 45%.

Rückführbare H2O2-Werkskalibrierung

Jeder PEROXCAP® Sensor wird in einem Reinraum von Vaisala hergestellt und im Vaisala Werk individuell kalibriert. Die Kalibrierung von H2O2 und rF sind auf internationale SI-Einheiten rückführbar. Dadurch wird gewährleistet, dass die gemessenen Werte der echten Umgebung entsprechen.

H2O2-Diagramm

As an example, at 20 °C and 500 ppm hydrogen peroxide, the humidity level 25%RH is equivalent to 60%RS. When this gas mixture starts to condense (relative saturation being 100%), relative humidity is 45%.