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德国UST氢气检测仪检测原理

发布时间:2022-06-17浏览:88次
氢气传感器

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氢气传感器在常温下对氢气非常敏感且具有很好的选择性,可以作为检测环境中氢气浓度的传感器,出于生产生活中对安全的要求,快速、灵敏、准确的氢气传感器是十分必要的,能够及时避免爆炸发生的可能性。


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钯、镍、铂及其合成物,常被用作制造氢气传感器的活性材料。具体来说,这些活性元素,可被看作可与氢元素发生反应的催化材料,且氢元素能与这些元素相容,还可溶于该元素。目前,作为为活性元素,钯、铂、镍元素在氢传感器中得以广泛应用。
这些活性材料在吸收了氢分子之后,会改变其本身的物理参数。例如,在金属氧化物半导体为基础的电容式氢气传感器中,氢原子在金属栅中扩散,并在钯氧化物表面上形成了一个偶极层,该偶极层导致了活性元素的功函数的改变。

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氢气是取代石化燃料的潜力替代能源之一,然而具备高度易燃性,因此如果要发展氢能源经济,能侦测氢气的传感器不可或缺。然而到目前为止,氢气传感器的最大挑战在于需要较高的温度才能起作用,而且敏感度较低、反应时间也较缓慢。


    而来自荷兰的台夫特理工大学(Delft University of Technology,TU Delft)研究人员宣称,他们已经克服上述挑战,开发了一种以三氧化钨(ungsten trioxide,WO3)薄层制作的新型传感器,结合了高电阻以及利用铂金催化剂感测氢气的能力,可以在接近室温下感测到1pppm的氢气浓度,而且当氢气浓度超过100pppm时,反应时间不到1秒。

据了解,研究人员首先是利用名为脉冲雷射沉积的方法制作三氧化钨薄层,如此能在一片基板上一层层单独沉积该种材料层。利用这种方法,研究人员制作出厚度仅9奈米的三氧化钨薄层。

然后研究人员将铂金液滴(droplet)放置在三氧化钨薄层的最上方;铂金具备一种特性,能扮演将氢分子分离为单个氢原子的催化剂,而研究人员观察到,那些原子能进入三氧化钨的晶格,并将之缓慢由绝缘体转变为金属。

研究人员的实验将三氧化钨薄膜暴露于不同的环境条件中,包括正常空气,混合了氢气的环境,还有真空;而实验结果可以看出,其电阻与样本颜色会在暴露于氢气时改变,但在正常空气中又会恢复初始状态。

TU Delft开发的新型氢气传感器与其他同类传感器最大的不同,就在于能在室温下使用。因为该种薄膜能与目前的半导体技术兼容,新型氢气传感器具备大量生产的潜力。

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德国UST Hydrogen Power 氢气检测仪采用的铂膜氢气传感器,具有能在室温下正常使用的能力,检测范围从零开始,即一出现氢气泄漏立即报警,现已投放到加氢站广泛进行使用。

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