كاشف أول أكسيد الكربون

يتكون الكاشف من وسادة تحتوي على مادة كيميائية ملونة يتغير لونها عند تفاعلها مع أول أكسيد الكربون. إلا أنها لا توفر سوى إنذار مبدئي بوجود الغاز. الميزة الرئيسية لهذه الكواشف هي تكلفتها المنخفضة، أما عيبها فهو أنها توفر أدنى مستوى من الحماية.

أحد التفاعلات المستخدمة للكشف عن أول أكسيد الكربون هو الأكسدة التحفيزية لثنائي كبريتات البالاديوم (II) البوتاسيوم:

${\displaystyle {\ce {CO + K2Pd(SO3)2 -> Pd + CO2 + SO2 + K2SO3}}}$

مع تقدم التفاعل، يتسبب إطلاق البلاديوم في تغير اللون من الأصفر إلى البني ثم إلى الأسود.

يعمل المستشعر الحيوي بطريقة مشابهة للهيموجلوبين، حيث يتغير لونه إلى الداكن عند وجود أول أكسيد الكربون، بما يتناسب مع تركيزه في البيئة المحيطة. ويستخدم هذا المستشعر سيكلودكسترينات ، ومادة حاملة للون ، وعددًا من الأملاح المعدنية . ويمكن رؤية هذا التغير مباشرةً أو عن طريق توصيله بمصدر للأشعة تحت الحمراء، مثل مصباح LED يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، ثم مراقبته باستخدام ثنائي ضوئي . يتراوح عمر البطارية عادةً بين سنتين وثلاث سنوات مع البطاريات القلوية التقليدية، بينما تدوم بطارية الليثيوم طوال عمر المنتج. أما المستشعرات القائمة على التقنية الحيوية، فيبلغ عمرها التشغيلي ست سنوات. كانت هذه المنتجات أول ما دخل السوق على نطاق واسع، ولكن نظرًا لارتفاع تكلفتها مقارنةً بالمستشعرات الأخرى، فإنها تُستخدم في الغالب في المناطق الراقية والمركبات الترفيهية. وقد تم تطوير هذه التقنية، وهي تُعتبر الأكثر موثوقية، وفقًا لتقرير صادر عن مختبر لورانس بيركلي الوطني. ^{[ 12 ]}

أجهزة استشعار أول أكسيد الكربون الكهروكيميائية. كل من أجهزة الاستشعار وأجهزة الإنذار من شركات مختلفة.

الأسطوانة المعدنية المغطاة بشريط أصفر

الأسطوانة البنية التي عليها نص

يستخدم الكاشف الكهروكيميائي مبدأ خلية الوقود لتوليد تيار كهربائي عند حدوث تفاعل كيميائي في الغاز المراد الكشف عنه. يرتبط التيار المتولد ارتباطًا وثيقًا بكمية أول أكسيد الكربون في البيئة المحيطة بالمستشعر. تتكون الخلية الكهروكيميائية أساسًا من وعاء، وقطبين كهربائيين، وأسلاك توصيل، ومحلول إلكتروليتي، عادةً ما يكون حمض الكبريتيك . يتأكسد أول أكسيد الكربون عند أحد القطبين إلى ثاني أكسيد الكربون، بينما يُستهلك الأكسجين عند القطب الآخر. يتميز الكاشف الكهروكيميائي، في الكشف عن أول أكسيد الكربون، عن التقنيات الأخرى بدقة عالية واستجابة خطية لتركيز أول أكسيد الكربون، ويستهلك طاقة ضئيلة نظرًا لعمله في درجة حرارة الغرفة، كما يتمتع بعمر افتراضي طويل يتراوح عادةً بين خمس وعشر سنوات. تشير أزرار الاختبار فقط إلى فعالية تشغيل البطارية والدائرة الكهربائية وجهاز التنبيه. الطريقة الوحيدة لاختبار عمل جهاز إنذار أول أكسيد الكربون باستخدام خلية كهروكيميائية بشكل كامل هي استخدام مصدر معروف لغاز اختبار معاير، يتم توصيله داخل غطاء للحفاظ على مستوى التركيز المطلوب طوال فترة الاختبار.

تُشكّل أسلاك رفيعة من ثاني أكسيد القصدير شبه الموصل، مثبتة على قاعدة خزفية عازلة، مستشعرًا تتم مراقبته بواسطة دائرة متكاملة. يجب تسخين عنصر الاستشعار هذا إلى حوالي 400 درجة مئوية ليعمل. يزيد الأكسجين من مقاومة ثاني أكسيد القصدير، بينما يُقلّلها أول أكسيد الكربون. تراقب الدائرة المتكاملة مقاومة عنصر الاستشعار. يبلغ العمر الافتراضي حوالي خمس سنوات، وتحتاج أجهزة الإنذار إلى اختبار عند التركيب، ثم سنويًا على الأقل باستخدام غاز اختبار. 

نظراً لاستهلاك هذا المستشعر الكبير للطاقة، فإنه يُغذى عادةً من التيار الكهربائي الرئيسي. ويتوفر أيضاً مستشعر نبضي يعمل بالبطارية، ويبلغ عمره الافتراضي عدة أشهر.

تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في اليابان ومناطق أخرى في الشرق الأقصى، ولها بعض الانتشار في السوق الأمريكية. ومع ذلك، بدأ الأداء المتفوق لتقنية الخلايا الكهروكيميائية في إزاحة هذه التقنية.

دخلت متطلبات أجهزة إنذار أول أكسيد الكربون حيز التنفيذ في 15 أكتوبر 2014 في أونتاريو ، ^{[ 13 ]} وهناك حركة قوية في ألبرتا لجعل أجهزة كشف أول أكسيد الكربون إلزامية في جميع المنازل. ^{[ 14 ]}

في الولايات المتحدة ( اعتبارًا من يناير 2017) ) سنت 32 ولاية قوانين تتعلق بأجهزة الكشف عن أول أكسيد الكربون، وأصدرت 11 ولاية أخرى لوائح بشأن أجهزة الكشف عن أول أكسيد الكربون، ^{[ 15 ]} وكذلك في واشنطن العاصمة ومدينة نيويورك .

• يلزم قانونٌ صدر في مارس/آذار 2009 شركات البناء في كولورادو بتركيب أجهزة كشف أول أكسيد الكربون في المنازل الجديدة. وينص القانون رقم 1091 على تركيب هذه الأجهزة في المنازل الجديدة والمباعة بالقرب من غرف النوم، وكذلك في الشقق والمنازل المؤجرة. وقد دخل القانون حيز التنفيذ في 1 يوليو/تموز 2009. وجاء هذا التشريع عقب وفاة المصرفي الاستثماري باركر لوفغرين وعائلته في دنفر. فقد عُثر على لوفغرين وزوجته وأطفاله متوفين في منزلهم بالقرب من أسبن، كولورادو، في 27 نوفمبر/تشرين الثاني 2008، ضحايا التسمم بأول أكسيد الكربون.
• في ولاية نيويورك، ينص "قانون أماندا" (A6093A/C.367) على إلزام المنازل المكونة من وحدة سكنية واحدة أو وحدتين والتي تحتوي على أجهزة تعمل بالوقود بتركيب جهاز إنذار واحد على الأقل للكشف عن أول أكسيد الكربون في الطابق السفلي الذي يضم منطقة نوم، وذلك اعتبارًا من 22 فبراير 2010. وبالرغم من السماح للمنازل المبنية قبل 1 يناير 2008 بتركيب أجهزة إنذار تعمل بالبطارية، إلا أن المنازل المبنية بعد ذلك التاريخ ملزمة بتركيب أجهزة إنذار موصولة بالأسلاك. بالإضافة إلى ذلك، يُلزم مقاولو ولاية نيويورك بتركيب كاشف أول أكسيد الكربون عند استبدال سخان مياه أو فرن يعمل بالوقود إذا كان المنزل لا يحتوي على جهاز إنذار. وقد سُمي القانون تيمنًا بأماندا هانسن، وهي مراهقة توفيت نتيجة تسمم بأول أكسيد الكربون بسبب عطل في سخان المياه أثناء مبيتها في منزل صديقتها. ^{[ 16 ] [ 17 ]}
• ينص مشروع قانون مجلس النواب في ألاسكا رقم 351 على ضرورة تركيب جهاز كشف أول أكسيد الكربون في الوحدات السكنية التي تحتوي على أو يتم صيانتها بواسطة جهاز يعمل بالوقود الكربوني أو أي جهاز آخر ينتج عنه منتجات ثانوية للاحتراق.
• في يوليو 2011، فرضت ولاية كاليفورنيا تركيب أجهزة كشف أول أكسيد الكربون في المنازل العائلية القائمة، وتبعتها المنازل متعددة العائلات في عام 2013. ^{[ 18 ]} وينص قانون كاليفورنيا لعام 2015 على أن تكون جميع أجهزة إنذار الدخان وأول أكسيد الكربون الجديدة من النوع الذي لا يحتاج إلى صيانة لمدة 10 سنوات. ^{[ 19 ]} قد لا يحتاج أصحاب المنازل إلى استبدال أجهزة الإنذار الموجودة، راجع القوانين المحلية. كما تختلف مواقع أجهزة الإنذار المطلوبة باختلاف الجهات المحلية المختصة بإنفاذ القانون.
• في ولاية مين، يجب أن تحتوي جميع الوحدات السكنية المؤجرة على أجهزة كشف أول أكسيد الكربون. أما في المنازل غير المؤجرة، فيُنصح بتركيبها ولكنها ليست إلزامية. ^{[ 20 ]}

أفادت الجمعية الكندية للرهن العقاري والإسكان بأن "هيئات وضع المعايير في كندا (CSA) والولايات المتحدة (UL) قد نسقت عملية وضع معايير ثاني أكسيد الكربون واختبار المنتجات. وقد تم اعتماد هذه المعايير اعتبارًا من عام 2010."يحظر عرض مستويات أول أكسيد الكربون الأقل من 30  جزءًا في المليون على الشاشات الرقمية. كما تتطلب أحدث المعايير أن يُصدر جهاز الإنذار صوتًا عند مستويات أعلى من أول أكسيد الكربون مقارنةً بالإصدارات السابقة. والهدف من هذه التغييرات هو تقليل الاتصالات بمراكز الإطفاء وشركات المرافق وفرق الاستجابة للطوارئ عندما لا تُشكل مستويات أول أكسيد الكربون خطرًا على الحياة. سيُقلل هذا التغيير أيضًا من عدد الاتصالات بهذه الجهات بسبب عدم دقة أجهزة الكشف أو وجود غازات أخرى. ونتيجةً لذلك، لن تُصدر أجهزة الإنذار الجديدة صوتًا عند تركيزات أول أكسيد الكربون التي تصل إلى 70  جزءًا في المليون. تجدر الإشارة إلى أن هذه التركيزات تتجاوز بكثير الإرشادات الصحية الكندية ^{[ 21 ]} (وتتجاوز أيضًا حدود التعرض المسموح بها من قِبل إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA) ، والتي تبلغ 50 جزءًا في المليون) ^{[ 22 ]} . 

ينطبق معيار BS EN 50291-2:2019 على "الأجهزة الكهربائية المستخدمة للكشف عن أول أكسيد الكربون في المباني السكنية"، ويشمل أيضًا "الأجهزة الكهربائية المستخدمة للتشغيل المستمر في تركيبات ثابتة في المركبات الترفيهية والأماكن المماثلة، بما في ذلك القوارب الترفيهية"، و"طرق الاختبار الإضافية ومتطلبات الأداء". وقد حلّ معيار 2019 محلّ إصدار سابق صدر عام 2010 (BS EN 50291-2:2010). ^{[ 23 ]}