Sensor de humedad altamente sensible y químicamente resistente basado en una membrana compuesta de sulfonato de polieter y poliamida para aceite de transformador

Resumen La humedad es el factor principal que conduce a la deterioración del aceite de transformador. La detección en tiempo real del contenido de humedad del aceite de transformador tiene una importancia significativa para ayudar a las empresas eléctricas a monitorear el estado operativo del transformador, rastrear la curva de cambio del contenido de humedad del aceite, identificar las causas de ingreso de agua e implementar medidas preventivas. Sin embargo, el aceite de transformador tiene las características de bajo contenido de humedad y una composición química compleja, lo que plantea un desafío sustancial para el monitoreo del sensor y requiere que el sensor preparado sea químicamente resistente y altamente sensible a la humedad. Para abordar estos desafíos, en este trabajo se desarrolló un sensor de humedad de aceite de placa paralela con alta sensibilidad y alta resistencia química basado en PES y PI utilizando el proceso MEMS. El sensor incorpora PES como la capa de resistencia química y PI como la capa de sensibilidad a la humedad. El diseño de placa paralela no solo optimiza la sensibilidad al utilizar eficazmente las líneas del campo eléctrico, sino que también permite el paso de agua mientras aísla las moléculas de aceite, mejorando aún más la resistencia química del sensor. Los resultados experimentales en aire demuestran que el sensor prototipo exhibe alta sensibilidad (~1.26 pF/% RH) en todo el rango de humedad de 0-100% RH. Además, el sensor puede resistir la exposición a una amplia gama de gases corrosivos químicos, incluyendo acetona, amoníaco, etc. Las pruebas en aceite de transformador revelan que el sensor tiene una resolución mejor a 200 ppm y puede medir eficazmente la humedad en el rango de 0-1400 ppm, demostrando una sensibilidad muy alta (4 pF/100 ppm) y una respuesta rápida (10/23 s).