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氢气压力传感器的一些相关知识介绍用于氢能应用的氢传感器

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【摘要】:
 氢气压力传感器是一种将化学信号转化为电信号实现氢气浓度检测的氢气传感器。
氢气压力传感器由两个电极组成,一个电极作为传感元件,另一个电极作为参比电极。当氢与传感电极发生电化学反应时,电极上的电荷传输或电特性将发生变化。该传感器通过检测相应物理量的变化来实现氢气浓度检测的目的。氢气压力传感器可分为两种:电流型和电位型。

  氢气压力传感器是一种将化学信号转化为电信号实现氢气浓度检测的氢气传感器。

  氢气压力传感器由两个电极组成,一个电极作为传感元件,另一个电极作为参比电极。当氢与传感电极发生电化学反应时,电极上的电荷传输或电特性将发生变化。该传感器通过检测相应物理量的变化来实现氢气浓度检测的目的。氢气压力传感器可分为两种:电流型和电位型。

  1)电流型氢气压力传感器

  电流传感器的正常工作温度范围为-20至80.通过比较不同的催化作用

  根据电极制备方法(溅射镀膜法、化学镀膜法、铂黑成型法等。)和相应传感器的性能,得出溅射镀膜法制备的铂催化电极活性高,性能稳定,可实现0 ~ 104 ppm范围内氢气浓度的快速检测。传感器响应时间为30s,灵敏度为4A  /100ppm。温度、压力和湿度都对测量结果有很大影响。

  2)潜在氢气压力传感器

  电位传感器用于通过测量传感电极和参比电极之间的电位差来测量氢浓度。它的应用范围很广,可以在常温或高温下检测气体、水溶液和溶解金属中的氢含量。

  从传感器本身来说,潜在的氢传感器与自身体积和结构关系不大,适合小型化是其优势之一。从测量信号来看,电流型氢传感器的响应与氢浓度成线性关系,而电位型氢传感器与氢浓度成对数关系。因此,当氢气浓度较低时,电流型氢气传感器具有较高的灵敏度。

  2.电氢型的氢气压力传感器

  电氢压力传感器主要是利用材料的电特性与氢浓度之间的函数关系,通过检测电物理量来测量氢浓度。根据工作原理的不同,氢气压力传感器可分为电阻式和非电阻式。

  1)电阻式氢传感器

  电阻式氢气传感器主要是半导体金属氧化物氢气传感器。当半导体金属氧化物吸附氧气时,电阻率会显著增加。当氢气等还原性气体还原金属氧化物化学吸附层中的氧气时,电阻率会发生相应的变化。可以通过检测电阻变化来检测氢浓度。

  大多数半导体金属氧化物传感器采用氧化锡作为敏感材料,其平均响应时间为4s至20s,可测量的氢气浓度范围为10ppm至20ppm。单一金属氧化物对氢气的选择性低。为了提高选择性,可以掺杂对氢具有良好选择性的金属材料,例如钯和铂。

  电阻式氢气传感器响应速度快,使用寿命长,可达10年。但对氢气的选择性差,易受其他还原性气体的干扰,如甲烷、一氧化碳、醇类等。

  2)非电阻式氢传感器

  非电阻式氢气传感器主要利用材料电容或势垒与氢气浓度存在一定的函数关系。根据传感器的工作原理和结构,传感器分为肖特基二极管型和场效应型。

  管型。

  目前肖特基二极管传感器应用广泛。肖特基管式氢气传感器的基本原理是:在半导体上沉积一层非常薄的金属,形成“肖特基结”。氢气与肖特基结接触,吸附在具有催化性能的金属表面,迅速催化分解成H,通过金属晶格间隙扩散到金属-半导体界面。在传感器上施加一定的偏置电压,半导体二极管的特性曲线因h的存在而发生漂移,传感器通过检测电压或电容的变化来检测氢气浓度。

  电氢传感器具有结构简单、易于小型化和集成化的优点。但其工作温度较高,增加了能耗,工作时容易产生电火花,不适合用于易燃易爆场所的氢气浓度检测。

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