氫氣H2傳感器在常溫下對氫氣非常敏感且具有很好的選擇性,可以作為檢測環(huán)境中氫氣濃度的傳感器,出于生產(chǎn)生活中對安全的要求,快速、靈敏的氫氣傳感器是十分必要的,能夠及時避免爆炸的可能性。
氫氣由于其燃燒效率高、產(chǎn)物無污染等優(yōu)點(diǎn),與太陽能、核能一起被稱為三大新能源。作為一種新能源,氫氣在航空、動力等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用;同時,氫氣作為一種還原性氣體和載氣,在化工、電子、醫(yī)療、金屬冶煉,特別在軍事國防領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值。
但氫氣分子很小,在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和使用的過程中易泄漏,由于氫氣不利于呼吸,無色無味,不能被人鼻所發(fā)覺,且著火點(diǎn)僅為585℃,空氣中含量在4%~75%范圍內(nèi),遇明火即發(fā)生爆炸,故在氫氣的使用中必須利用氫氣傳感器對環(huán)境中氫氣的含量進(jìn)行檢測并對其泄漏進(jìn)行監(jiān)測。
下面讓我們一起來了解一下氫氣H2傳感器的分類及原理
1、半導(dǎo)體型傳感器
以電阻型半導(dǎo)體傳感器為例:主要以sno2、zno、wo3等金屬氧化物為氣敏材料,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。
其工作原理是:當(dāng)吸附氫氣后,氫氣作為施主釋放出電子,與化學(xué)吸附層中的氧離子結(jié)合,于是載流子濃度發(fā)生變化,該變化值與氫氣體積分?jǐn)?shù)存在一定的函數(shù)關(guān)系。
2、熱電型傳感器
首先,在基片上沉積一層熱電材料,然后,在熱電材料表面的某一部分沉積一層催化金屬,如pt、pd等,最后,
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件。當(dāng)此敏感元件暴露在含氫氣的環(huán)境中在催化金屬的,作用下氫氣與氧氣反應(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端,無催化金屬的一端溫度低為冷端,由于熱電材料的熱電發(fā)電效應(yīng)(seebeck效應(yīng)),將這種熱端與冷端之間的溫差轉(zhuǎn)換為溫差電勢,以電信號的形勢輸出,從而實(shí)現(xiàn)對氫氣的檢測。
3、光纖傳感器
由于多種固態(tài)氫氣傳感器使用的都是電信號,一個共同的弊端就是可能產(chǎn)生電火花,對于氫氣體積分?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號,所以,適用于易爆炸的危險(xiǎn)環(huán)境。
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