目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域，利用氫氣傳感器來監(jiān)控氫氣濃度的歷史由來已久。作為一種清潔能源，氫氣傳感器還被廣泛用于汽車行業(yè)，特別是氫燃料電池汽車中。在該領(lǐng)域，近期發(fā)生的多起加氫站爆炸事故，也引起了人們對(duì)于氫能源汽車在安全監(jiān)測(cè)方面的關(guān)注。

氫氣傳感器是一種可通過轉(zhuǎn)換氫氣濃度測(cè)得可用電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，這一應(yīng)用的關(guān)鍵在于，氫氣的監(jiān)測(cè)必須以不發(fā)生爆炸作為前提和保證。畢竟，低于可燃范圍的氫濃度測(cè)量，對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)管和安全非常重要。

氫能源相關(guān)科技應(yīng)用，資料圖

氫氣傳感器在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域，利用氫氣傳感器來監(jiān)控氫氣濃度的歷史由來已久，如化石燃料或火箭燃料的處理、氨和甲醇的合成過程等。在核反應(yīng)堆、發(fā)電行業(yè)和通訊行業(yè)，氫泄漏預(yù)警監(jiān)測(cè)，也必不可少。這些應(yīng)用的關(guān)鍵同樣在于，必須將氫氣濃度控制在設(shè)定的最低可燃濃度值以下。

舉例來說，在電焊、電鍍及電池的關(guān)鍵特性參數(shù)中，氫氣濃度監(jiān)測(cè)是一個(gè)非常重要的步驟。早期的氫氣傳感檢測(cè)方式，主要基于質(zhì)譜儀和氣相色譜儀。其中，質(zhì)譜儀監(jiān)測(cè)是通過測(cè)量其在磁場(chǎng)中的偏移量。近年來，隨著納米材料和薄膜氫氣傳感器的出現(xiàn)和發(fā)展，該檢測(cè)辦法逐漸被氫氣傳感器所取代。

這是因?yàn)?，相?duì)于早期的傳感器，氫氣傳感器有很多優(yōu)點(diǎn)，包括低成本、便攜性、響應(yīng)速度快、集成度高等等。氫氣傳感器的檢測(cè)方法主要基于電氣特征（如電阻、導(dǎo)電性、電壓等）、溫度、傳感器活性元素的光學(xué)和機(jī)械性質(zhì)中的變化。而氫氣傳感器，正是一種可將這些變化，轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀唤邮盏碾娦盘?hào)的理想轉(zhuǎn)換裝置。

日本figaro氫氣傳感器TGS2615－E00

敏感素子由集成的加熱器以及在氧化鋁基板上的金屬氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成，外殼采用標(biāo)準(zhǔn)TO－5金屬封裝。當(dāng)空氣中被檢測(cè)氣體存在時(shí)，該氣體的濃度越高傳感器的電導(dǎo)率也會(huì)越高。使用簡(jiǎn)單的電路，就可以將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換成與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出。

TGS2615－E00為了消除酒精等干擾氣體的影響而設(shè)置了過濾層，顯示出對(duì)氫氣很高選擇性的靈敏度特性。

日本figaro氫氣傳感器TGS2615－E00特點(diǎn)：

帶有增強(qiáng)選擇性的過濾層

低功耗

使用壽命長(zhǎng)、成本低

應(yīng)用電路簡(jiǎn)單

日本figaro氫氣傳感器TGS2615－E00應(yīng)用：

家用燃?xì)鈭?bào)警器

便攜式燃?xì)鈾z測(cè)儀

燃?xì)馄骶叩男孤稒z測(cè)

燃料電池系統(tǒng)的氫氣泄漏檢測(cè)

氫氣傳感器的應(yīng)用材料及檢測(cè)原理

鈀、鎳、鉑及其合成物，常被用作制造氫氣傳感器的活性材料。具體來說，這些活性元素，可被看作可與氫元素發(fā)生反應(yīng)的催化材料，且氫元素能與這些元素相容，還可溶于該元素。目前，作為為活性元素，鈀、鉑、鎳元素在氫傳感器中得以廣泛應(yīng)用。

這些活性材料在吸收了氫分子之后，會(huì)改變其本身的物理參數(shù)。例如，在金屬氧化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的電容式氫氣傳感器中，氫原子在金屬柵中擴(kuò)散，并在鈀氧化物表面上形成了一個(gè)偶極層，該偶極層導(dǎo)致了活性元素的功函數(shù)的改變。

氫氣傳感器類型、參數(shù)及電化學(xué)氫氣傳感器的原理

目前，市場(chǎng)上的氫氣傳感器，基于物理參數(shù)的不同，如電阻、熱導(dǎo)率、聲學(xué)函數(shù)、機(jī)械學(xué)函數(shù)、光學(xué)函數(shù)、電化學(xué)和催化函數(shù)以及功函數(shù)，大體可分為八種類型。氫氣傳感器檢測(cè)的重要參數(shù)包括響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、響應(yīng)百分比（％）、靈敏度、選擇性和可靠性等。