氫傳感器
編輯氫傳感器是氣體檢測器,其檢測存在氫。它們包含微型制造的點接觸式氫傳感器,用于定位氫泄漏。與傳統的氣體檢測儀器相比,它們被認為是低成本、緊湊、耐用且易于維護的。
關鍵問題
編輯氫探測器有五個關鍵問題:
附加要求
微型氫傳感器的類型
編輯微型氫傳感器有多種類型,它們使用不同的機制來檢測氣體。其中許多使用鈀,因為它選擇性地吸收氫氣并形成化合物氫化鈀。[4]基于鈀的傳感器具有很強的溫度依賴性,這使得它們在非常低的溫度下的響應時間太大。必須保護鈀傳感器免受一氧化碳,二氧化硫和硫化氫的影響。
光纖氫傳感器
幾種類型的光纖?表面等離子體共振(SPR)傳感器用于氫的點接觸檢測:
其他類型
- 電化學氫傳感器–可以使用電化學傳感器來檢測氫氣含量低(ppm),該電化學傳感器包括一系列電極,這些電極被包裝成被導電電解質包圍,并且氣體的擴散受擴散受限的毛細管控制。
- MEMS氫傳感器–?納米技術與微機電系統(MEMS)技術的結合,可以生產在室溫下能正常工作的氫微傳感器。一種類型的基于MEMS的氫傳感器涂有一層由納米結構的氧化銦(In?2?O?3)和氧化錫(SnO?2)組成的膜。機械式基于Pd的氫傳感器的典型配置是使用涂有Pd的獨立式懸臂。在H?2存在下,Pd層膨脹并因此引起應力,該應力導致懸臂彎曲。依賴于由H?2氣體的存在引起的應力誘導的機械共振頻率偏移,文獻中也報道了Pd包覆的納米機械共振器。在這種情況下,通過使用非常薄的Pd層(20 nm)可以提高響應速度。提出了適度加熱作為在潮濕條件下觀察到的響應損害的解決方案。
- 薄膜傳感器–鈀薄膜傳感器基于相反的特性,該特性取決于薄膜中的納米級結構。在薄膜中,當形成氫化物時,納米級的鈀粒子會膨脹,并且在膨脹過程中,其中一些會與其鄰居形成新的電連接。由于導電路徑數量的增加,電阻降低。
- 厚膜傳感器–通常具有兩個主要成分的設備:
- 1)一層厚厚(幾百微米)的某種半導體材料(SnO?2、In?2?O?3),稱為“基質”,另一層是上層催化活性添加劑,例如貴金屬(Pd、Pt)和金屬氧化物(Co x?O?y?)加速表面上的氫氧化反應,從而使傳感器響應快得多。“矩陣”的作用是將信號轉換為測量系統。就信號漂移而言,厚膜傳感器比薄膜傳感器更穩定,但由于擴散約束進入厚層,通常顯示較慢的傳感器響應。由于越來越需要將傳感器集成到現代電子系統中,因此薄膜傳感器技術已被薄膜方法所取代。厚膜傳感器需要更高的溫度才能工作,因此與數字電子系統的兼容性似乎很差。
- 化學變色氫傳感器–可逆和不可逆的化學變色氫傳感器包括智能顏料涂料,可通過顏色變化直觀地識別氫泄漏。該傳感器也可以作為膠帶使用。已開發出其他方法來測定生物制氫。
- 基于二極管的肖特基傳感器–?基于肖特基二極管的氫氣傳感器采用鈀合金門。氫可以在門中選擇性吸收,從而降低了肖特基能壘。Pd /?InGaP金屬半導體(MS)肖特基二極管可以檢測空氣中H?2的濃度為15?百萬分之一(ppm)。使用碳化硅半導體或硅襯底。
- 金屬的La-鎂-鎳是導電性,吸收氫接近環境條件下,在形成非金屬氫化LaMg2NiH7一個絕緣體。
傳感器通常在制造工廠進行校準,并且在設備的使用壽命內有效。
增強
硅氧烷提高了氫傳感器的靈敏度和反應時間。可以檢測到低至25 ppm的氫含量;遠低于氫的爆炸下限?40,000 ppm。
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