氫氣傳感�在常溫下對氫氣非常敏感且具有很好的選擇性,可以作為檢測�(huán)境中氫氣濃度的傳感器,出于生�(chǎn)生活中對安全的要�,快�、靈敏的氫氣傳感器是十分必要�,能夠及時避免爆炸的可能��
氫氣由于其燃燒效率高、產(chǎn)物無污染等優(yōu)� ,與太陽能、核能一起被稱為三大新能�。作為一種新能源 ,氫氣在航�、動力等�(lǐng)域得到廣泛的�(yīng)�;同時,氫氣作為一種還原性氣體和載氣,在化�、電�、醫(yī)�、金屬冶�,特別在軍事國防領(lǐng)域有著極為重要的�(yīng)用價�。但氫氣分子很小,在生�(chǎn)、儲�、運(yùn)輸和使用的過程中易泄�,由于氫氣不利于呼�,無色無味,不能被人鼻所�(fā)�,且著火點僅為 585 �,空氣中含量在 4%�75%范圍�(nèi) ,遇明火即�(fā)生爆� ,故在氫氣的使用中必須利用氫氣傳感器對�(huán)境中氫氣的含量�(jìn)行檢測并對其泄漏�(jìn)行監(jiān)��
1 半導(dǎo)體型傳感�
以電阻型半導(dǎo)體傳感器為例:
主要� SnO2 , ZnO,WO3 等金屬氧化物為氣敏材� ,例如:國產(chǎn) QM系列氫氣傳感器就是以 SnO2 作為氫氣敏感材料 ,故也稱金屬氧化物半導(dǎo)體氫氣傳感器。其工作原理�:�(dāng)吸附氫氣� ,氫氣作為施主釋放出電� ,與化�(xué)吸附層中的氧離子�(jié)� ,于是載流子濃度發(fā)生變� ,該變化值與氫氣體積�?jǐn)?shù)存在一定的函數(shù)�(guān)��
2 熱電型傳感器
首先 ,在基片上沉積一層熱電材� ,然后 ,在熱電材料表面的某一部分沉積一層催化金� ,� , Pt, Pd� , ,分別在催化金屬層、熱電薄膜層 (表面上無催化金屬 )引出電極 ,即獲得最為簡單的熱電型氫氣敏感元��
�(dāng)此敏感元件暴露在含氫氣的�(huán)境中 在催化金屬的,作用� ,氫氣與氧氣反�(yīng)生成水蒸汽并放出熱量 ,于是 ,沉積有催化金屬的一端溫度高 ,為熱� ,無催化金屬的一端溫度低 ,為冷� ,由于熱電材料的熱電發(fā)電效�(yīng) (Seebeck效應(yīng) ) ,將這種熱端與冷端之間的溫差�(zhuǎn)換為溫差電勢 ,以電信號的形勢輸� ,從而實�(xiàn)對氫氣的檢測�
3 光纖傳感�
由于多種固態(tài)氫氣傳感器使用的都是電信� ,一個共同的弊端就是可能�(chǎn)生電火花 ,對于氫氣體積�?jǐn)?shù)較高的環(huán)境來說存在極大的安全隱患。而光纖傳感器使用的是光信� ,所� ,適用于易爆炸的危險環(huán)� �
目前 ,氫氣傳感器的選擇�、安全�、穩(wěn)定性、靈敏度以及輸出信號弱等問題 ,已經(jīng)得到不同程度的解�。實�(xiàn)氫氣傳感器的常溫工作 ,不僅提高了氫氣傳感器的安全� ,而且 ,降低能� ,將是今后研究工作的重��
可以通過以下 3種途徑實現(xiàn)氫氣傳感器的常溫工作:
1)�(fā)展光纖型氫氣傳感� ,但必須解決其輸出信號弱、使用壽命短以及高成本等問題;
2)制備納米級的氫敏材料 ,由于氫敏材料對氫氣的響應(yīng)究其根本來說是一種表面作� ,而納米材料具有很大的比表面積 ,增加了接觸響�(yīng)的表面積 ,而且 ,納米材料的粒徑小 ,縮短響應(yīng)時間 ,提高了響�(yīng)性能;
3)積極開發(fā)新的氫敏材料�
1.鋼廠
2.電池系統(tǒng)
3.變壓器維�(hù)
4.氫氣報警�
5.氫氣的探測領(lǐng)�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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