• 氫傳感器

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    氫傳感器

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    氫傳感器氣體檢測器,其檢測存在。它們包含微型制造的點接觸式氫傳感器,用于定位泄漏。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

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    氫探測器有五個關鍵問題:

    • 可靠性:功能應易于驗證。
    • 性能:檢測空氣中0.5%或更高的氫氣
    • 響應時間?<1秒。
    • 壽命:至少兩次定期維護之間的時間。
    • 成本:目標是每個傳感器5美元,每個控制器30美元。

    氫傳感器

    附加要求

    • 濃度范圍為0.1–10.0%的測量范圍
    • 在?30°C至80°C的溫度下運行
    • 精度在滿量程的5%以內
    • 在相對濕度范圍為10–98%的周圍空氣環境中起作用
    • 耐碳氫化合物和其他干擾。
    • 使用壽命超過10年

    微型氫傳感器的類型

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    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:

    • 鍍有鈀層的布拉格光纖光柵?–通過金屬障礙物檢測氫。
    • 微鏡–切割端具有鈀薄層,可檢測背反射光的變化。
    • 錐形光纖涂覆有鈀-氫改變折射率的的鈀和在損失從而量漸逝波。

    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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    詞條目錄
    1. 氫傳感器
    2. 關鍵問題
    3. 附加要求
    4. 微型氫傳感器的類型
    5. 光纖氫傳感器
    6. 其他類型
    7. 增強

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