氫氣壓力傳感器的一些相關(guān)知識(shí)介紹用于氫能應(yīng)用的氫傳感器

　　氫氣壓力傳感器是一種將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)氫氣濃度檢測(cè)的氫氣傳感器。

　　氫氣壓力傳感器由兩個(gè)電極組成，一個(gè)電極作為傳感元件，另一個(gè)電極作為參比電極。當(dāng)氫與傳感電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，電極上的電荷傳輸或電特性將發(fā)生變化。該傳感器通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)物理量的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣濃度檢測(cè)的目的。氫氣壓力傳感器可分為兩種：電流型和電位型。

　　1)電流型氫氣壓力傳感器

　　電流傳感器的正常工作溫度范圍為-20至80.通過(guò)比較不同的催化作用

　　根據(jù)電極制備方法(濺射鍍膜法、化學(xué)鍍膜法、鉑黑成型法等。)和相應(yīng)傳感器的性能，得出濺射鍍膜法制備的鉑催化電極活性高，性能穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)0 ~ 104 ppm范圍內(nèi)氫氣濃度的快速檢測(cè)。傳感器響應(yīng)時(shí)間為30s，靈敏度為4A  /100ppm。溫度、壓力和濕度都對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響。

　　2)潛在氫氣壓力傳感器

　　電位傳感器用于通過(guò)測(cè)量傳感電極和參比電極之間的電位差來(lái)測(cè)量氫濃度。它的應(yīng)用范圍很廣，可以在常溫或高溫下檢測(cè)氣體、水溶液和溶解金屬中的氫含量。

　　從傳感器本身來(lái)說(shuō)，潛在的氫傳感器與自身體積和結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，適合小型化是其優(yōu)勢(shì)之一。從測(cè)量信號(hào)來(lái)看，電流型氫傳感器的響應(yīng)與氫濃度成線性關(guān)系，而電位型氫傳感器與氫濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系。因此，當(dāng)氫氣濃度較低時(shí)，電流型氫氣傳感器具有較高的靈敏度。

　　2.電氫型的氫氣壓力傳感器

　　電氫壓力傳感器主要是利用材料的電特性與氫濃度之間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)檢測(cè)電物理量來(lái)測(cè)量氫濃度。根據(jù)工作原理的不同，氫氣壓力傳感器可分為電阻式和非電阻式。

　　1)電阻式氫傳感器

　　電阻式氫氣傳感器主要是半導(dǎo)體金屬氧化物氫氣傳感器。當(dāng)半導(dǎo)體金屬氧化物吸附氧氣時(shí)，電阻率會(huì)顯著增加。當(dāng)氫氣等還原性氣體還原金屬氧化物化學(xué)吸附層中的氧氣時(shí)，電阻率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)電阻變化來(lái)檢測(cè)氫濃度。

　　大多數(shù)半導(dǎo)體金屬氧化物傳感器采用氧化錫作為敏感材料，其平均響應(yīng)時(shí)間為4s至20s，可測(cè)量的氫氣濃度范圍為10ppm至20ppm。單一金屬氧化物對(duì)氫氣的選擇性低。為了提高選擇性，可以摻雜對(duì)氫具有良好選擇性的金屬材料，例如鈀和鉑。

　　電阻式氫氣傳感器響應(yīng)速度快，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)10年。但對(duì)氫氣的選擇性差，易受其他還原性氣體的干擾，如甲烷、一氧化碳、醇類等。

　　2)非電阻式氫傳感器

　　非電阻式氫氣傳感器主要利用材料電容或勢(shì)壘與氫氣濃度存在一定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)，傳感器分為肖特基二極管型和場(chǎng)效應(yīng)型。

　　管型。

　　目前肖特基二極管傳感器應(yīng)用廣泛。肖特基管式氫氣傳感器的基本原理是：在半導(dǎo)體上沉積一層非常薄的金屬，形成“肖特基結(jié)”。氫氣與肖特基結(jié)接觸，吸附在具有催化性能的金屬表面，迅速催化分解成H，通過(guò)金屬晶格間隙擴(kuò)散到金屬-半導(dǎo)體界面。在傳感器上施加一定的偏置電壓，半導(dǎo)體二極管的特性曲線因h的存在而發(fā)生漂移，傳感器通過(guò)檢測(cè)電壓或電容的變化來(lái)檢測(cè)氫氣濃度。

　　電氫傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于小型化和集成化的優(yōu)點(diǎn)。但其工作溫度較高，增加了能耗，工作時(shí)容易產(chǎn)生電火花，不適合用于易燃易爆場(chǎng)所的氫氣濃度檢測(cè)。

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