Détecteur-avertisseur autonome de monoxyde de carbone

Les détecteurs électrochimiques se basent sur une pile à combustible monoxyde de carbone - dioxygène [7]. La pile est constitué d'un conteneur avec deux électrodes séparées par un électrolyte acide (par exemple de l'acide sulfurique). Le courant fournie par cette pile est reliée de manière précise à la quantité de monoxyde de carbone dans l'air à proximité du détecteur.

Le monoxyde de carbone est oxydé au niveau de l'anode et forme du dioxyde de carbone, d'après la demi-équation d'oxydo-réduction suivante (potentiel standard E° = − 0,11 V / ESH) :

${\displaystyle {\ce {CO + H2O = CO2 + 2H+ + 2e-}}}$

A la cathode, c'est l'oxygène qui est réduit en eau (potentiel standard E° = 1,23 V / ESH).

${\displaystyle {\ce {O2 + 2 H+ + 2e- = 2 H2O}}}$

La réaction globale ${\textstyle {\ce {2CO + O2 = 2CO2}}}$ est très favorisée, elle se produit donc spontanément. Le courant électrique produit par cette pile est proportionnel à la concentration en monooxyde de carbone dans l'air au niveau du détecteur, ce qui permet de déclencher une alarme sonore lorsque ce taux atteint une valeur critique.

Cette méthode de détection présente l'avantage de mesurer avec une haute précision le taux de monoxyde de carbone, de fonctionner à température ambiante et de ne nécessiter qu'une faible source d'énergie, lui assurant une autonomie de 5 à 10 ans.

Les méthodes de détection optique s'appuient sur le changement de couleur d'un gel ou d'une solution en fonction de la présence ou l'absence du monoxyde de carbone. La couleur est suivie à l'aide d'une photodiode. Les piles alcalines permettent d'alimenter ce type d'appareil environ 2 - 3 ans, elles doivent donc être changées au cours de la vie de l'appareil. Ces détecteurs disposent donc d'un système de mesure et d'alerte en cas de baisse de charge de la batterie.

Le changement de couleur peut être dû à la complexation du monoxyde de carbone par un ligand (en général un chromatophore comme une cyclodextrine) dont la couleur change selon son état lié ou non. Cette technique imite le changement de couleur de l'hémoglobine entre ses états libres et liés. Elle présente l'avantage d'être extrêmement spécifique et est donc plébiscité dans les lieux publics où une fausse alerte est dommageable.

Le changement de couleur peut également être obtenu grâce aux propriétés réductives du monoxyde de carbone. Celui-ci peut par exemple réduire le disulfitopalladate (II) de potassium (jaune), ce qui s'accompagne de la formation de palladium solide donc de l'obscurcissement du substrat.

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

Cette méthode présente l'avantage d'être peu onéreuse, mais elle est moins précise que la méthode électrochimique.

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