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氢气传感器应用于工业控制领域

2020-11-03 16:51
工采网
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目前,在工业控制领域,利用氢气传感器来监控氢气浓度的历史由来已久。作为一种清洁能源,氢气传感器还被广泛用于汽车行业,特别是氢燃料电池汽车中。在该领域,近期发生的多起加氢站爆炸事故,也引起了人们对于氢能源汽车在安全监测方面的关注。

  氢气传感器是一种可通过转换氢气浓度测得可用电信号的转换装置,这一应用的关键在于,氢气的监测必须以不发生爆炸作为前提和保证。毕竟,低于可燃范围的氢浓度测量,对生产过程的监管和安全非常重要。

氢气传感器在工业控制领域的应用

氢能源相关科技应用,资料图

  氢气传感器在工业控制领域的应用

目前,在工业控制领域,利用氢气传感器来监控氢气浓度的历史由来已久,如化石燃料或火箭燃料的处理、氨和甲醇的合成过程等。在核反应堆、发电行业和通讯行业,氢泄漏预警监测,也必不可少。这些应用的关键同样在于,必须将氢气浓度控制在设定的最低可燃浓度值以下。

举例来说,在电焊、电镀及电池的关键特性参数中,氢气浓度监测是一个非常重要的步骤。早期的氢气传感检测方式,主要基于质谱仪和气相色谱仪。其中,质谱仪监测是通过测量其在磁场中的偏移量。近年来,随着纳米材料和薄膜氢气传感器的出现和发展,该检测办法逐渐被氢气传感器所取代。

这是因为,相对于早期的传感器,氢气传感器有很多优点,包括低成本、便携性、响应速度快、集成度高等等。氢气传感器的检测方法主要基于电气特征(如电阻、导电性、电压等)、温度、传感器活性元素的光学和机械性质中的变化。而氢气传感器,正是一种可将这些变化,转变为可被接收的电信号的理想转换装置。

日本figaro 氢气传感器 TGS2615-E00

氢气传感器在工业控制领域的应用

敏感素子由集成的加热器以及在氧化铝基板上的金属氧化物半导体构成,外壳采用标准TO-5金属封装。当空气中被检测气体存在时,该气体的浓度越高传感器的电导率也会越高。使用简单的电路,就可以将电导率的变化转换成与该气体浓度相对应的信号输出。

TGS2615-E00 为了消除酒精等干扰气体的影响而设置了过滤层,显示出对氢气很高选择性的灵敏度特性。

日本figaro 氢气传感器 TGS2615-E00 特点:

带有增强选择性的过滤层
低功耗
使用寿命长、成本低
应用电路简单

日本figaro 氢气传感器 TGS2615-E00 应用:

家用燃气报警器
便携式燃气检测仪
燃气器具的泄露检测
燃料电池系统的氢气泄漏检测

氢气传感器的应用材料及检测原理

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。

氢气传感器类型、参数及电化学氢气传感器的原理

目前,市场上的氢气传感器,基于物理参数的不同,如电阻、热导率、声学函数、机械学函数、光学函数、电化学和催化函数以及功函数,大体可分为八种类型。氢气传感器检测的重要参数包括响应时间、恢复时间、响应百分比(%)、灵敏度、选择性和可靠性等。

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