Un capteur de sulfure d’hydrogène (H2S) est un capteur de gaz qui peut être construit selon plusieurs spécifications de conception différentes pour détecter les niveaux de sulfure d’hydrogène créés au cours de processus industriels et biologiques. De tels capteurs sont très importants dans diverses industries en raison du fait que le sulfure d’hydrogène est un gaz extrêmement toxique. L’inhalation de 500 à 1000 parties par million (ppm) en volume entraîne presque toujours une perte de conscience immédiate et la mort. Certaines unités de capteurs de sulfure d’hydrogène sont des composants d’urgence à usage unique, tandis que d’autres conceptions de capteurs H2S sont conçues pour détecter le gaz à plusieurs reprises et durent de nombreuses années.
De nombreuses industries ont besoin du capteur de sulfure d’hydrogène, mais parmi les plus courantes figurent l’industrie pétrochimique où il s’agit d’un sous-produit naturel de la production de pétrole brut et de gaz naturel, et les usines de traitement des eaux usées municipales. Les domaines connexes qui produisent du sulfure d’hydrogène comprennent la pisciculture ou l’aquaculture, le stockage du fumier pour l’engrais et les régions où existent des gaz volcaniques ou des sources chaudes. Les raffineries et les usines de fours à coke qui convertissent le charbon en coke par un processus de chauffage dans un environnement exempt d’oxygène sont également des endroits où un système de détection de capteur de sulfure d’hydrogène est essentiel. Les papeteries, les aciéries et les tanneries produisent également du gaz et, puisqu’il s’agit d’un sous-produit naturel de la décomposition de la matière organique par les bactéries, il constitue également un danger potentiel dans plusieurs types d’usines de transformation des aliments.
La capacité de détecter naturellement des niveaux dangereux mais très faibles de sulfure d’hydrogène dans l’air peut être difficile pour plusieurs raisons. L’une des raisons est qu’il s’agit d’un gaz incolore et transparent qui est plus lourd que l’air, de sorte qu’il a tendance à se déposer à des niveaux bas dans les bâtiments où il peut initialement passer inaperçu. Bien qu’il dégage une odeur d’œuf pourri à faible concentration, l’odeur se transforme en une odeur sucrée à des niveaux plus élevés, ce qui peut dérouter les sens. Il existe donc plusieurs méthodes différentes pour détecter le gaz dans les échantillons biologiques par rapport aux concentrations dans l’air ou dans l’eau.
Une conception typique pour un capteur portable à utilisation continue est basée sur une pile à combustible à système microélectromécanique (MEMs) qui peut fonctionner entre -22° et 122° Fahrenheit (-30° à 50° Celsius) et utilise le principe de la résistance. Le capteur MEMs est construit sur un matériau semi-conducteur d’oxyde métallique (MOS) d’oxyde d’étain microscopique ou de films métalliques d’or qui répondent aux changements de résistance électrique lorsque le gaz de sulfure d’hydrogène les traverse. Ces capteurs ont des temps de réponse rapides et peuvent être précis jusqu’à 25 parties par milliard (ppb), mais, le plus souvent, ils sont conçus pour détecter uniquement des niveaux plus élevés de gaz. Ils sont cependant peu coûteux et sont généralement déployés dans des conditions climatiques difficiles, telles que la prospection et le forage pétroliers et gaziers.
Un capteur d’hydrogène sulfuré conçu pour détecter le gaz dans l’eau et les boues est également basé sur le principe de la potentiométrie, ou changements de force électromotrice dans l’eau. Les détecteurs d’eau peuvent mesurer les niveaux de gaz à moins de 0.3 ppb et sont souvent intégrés aux pH-mètres standard utilisés dans l’industrie du traitement des eaux usées. Ils nécessitent cependant un étalonnage fréquent pour être précis, qui est généralement programmé une fois par mois. Un problème de capteur de dérive fréquent se produit avec les unités requises pour mesurer de tels niveaux fins, ce qui indique que la lecture de sortie affichée est décalée par rapport à la valeur mesurée réelle. Dans un capteur de sulfure d’hydrogène utilisé dans un environnement liquide, une plage de dérive de ±0.5 millivolts (mV) est standard, mais la dérive peut souvent atteindre jusqu’à 2 mV en un mois dans les lectures.
D’autres types de conceptions de capteurs de sulfure d’hydrogène sont intégrés dans des unités portables transportées par le personnel des services d’urgence qui sont capables de détecter d’autres gaz dangereux tels que le monoxyde de carbone. Des types d’unités similaires placés dans des installations sont résistants à la corrosion et aux explosifs, qui sont deux propriétés du sulfure d’hydrogène gazeux. Ils sont capables de fonctionner pendant deux à cinq ans avec une très faible consommation d’énergie et aucune dégradation de la capacité de détection continue après avoir été exposés au gaz.
Le niveau de sensibilité et les temps de réponse de moins d’une minute ont été améliorés ces dernières années pour le capteur de sulfure d’hydrogène en incorporant des matériaux conçus à l’échelle nanométrique. Cela prend en charge les nouvelles réglementations aux États-Unis à partir de 2010. La Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) a réduit les niveaux d’exposition acceptables au gaz pour une moyenne pondérée de huit heures de 10 ppm à 1 ppm et un niveau d’exposition à court terme de 15 ppm jusqu’à 5 ppm.