氫氣傳感器是一種可通過(guò)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(guò)程的監(jiān)管和安 全非常重要。

近年來(lái)，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)椋鄬?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。

氫氣傳感器和氫氣分析儀的應(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(lái)說(shuō)，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。黛爾特（北京）科技有限公司提供快速響應(yīng)氫氣傳感器和氫氣分析儀等產(chǎn)品

氫氣傳感器類(lèi)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(lèi)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。由于氫氣是同核雙原子分子，沒(méi)有紅外活性，不能用非分散紅外吸收原理（NDIR）。

1、電化學(xué)原理：

當(dāng)被測(cè)氫氣通過(guò)擴(kuò)散柵欄進(jìn)入傳感器，并在感應(yīng)電極表面處發(fā)生氧化反應(yīng)，與此同時(shí)，負(fù)電極發(fā)生還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生內(nèi)部電流。將傳感器與外部電路接通，因電流大小與被測(cè)氫氣濃度有關(guān)，因此，可通過(guò)電流大小來(lái)測(cè)量氣體的濃度。

2、催化燃燒原理

催化燃燒式氫氣傳感器采用惠斯通電橋原理，感應(yīng)電阻與環(huán)境中的氫氣發(fā)生無(wú)焰燃燒，使溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩(wěn)定的電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)后期電路的放大、穩(wěn)定和處理*終顯示可靠的數(shù)值。

3、熱導(dǎo)原理

由于氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，基于導(dǎo)熱系數(shù)差異原理分析氣體濃度，常用于分析氫氣的濃度。

黛爾特（北京）科技有限公司的熱導(dǎo)氫氣傳感器基于不同氣體的熱導(dǎo)率差異來(lái)工作。氫氣的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于空氣，因此在氫氣存在的情況下，傳感器的熱導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化。用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氫氣泄漏情況?。其高靈敏度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)，能夠在氫氣泄漏達(dá)到危險(xiǎn)水平之前及時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而有效預(yù)防安 全事故。

• 熱導(dǎo)原理氫氣傳感器?優(yōu)點(diǎn)：熱導(dǎo)式傳感器可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較為快速的氫氣傳感（約在10秒內(nèi)）。它對(duì)于氫氣的檢測(cè)具有較寬的測(cè)量范圍，且在某些情況下能提供相對(duì)穩(wěn)定的性能?，而且壽命較長(zhǎng)，在10年以上。這種熱導(dǎo)氫傳感器還可以檢測(cè)高濃度的殘氫排放，而且達(dá)到很高的精度。催化燃燒的氫氣傳感器無(wú)法進(jìn)行殘氫氣檢測(cè)。
• 根據(jù)氫氣熱導(dǎo)率缺點(diǎn)：對(duì)高熱導(dǎo)率氣體（如氦、甲烷、一氧化碳等）會(huì)造成交叉敏感，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度（100ppm以下）氫氣的準(zhǔn)確檢測(cè)。

4、半導(dǎo)體原理

氫氣分子進(jìn)入鎳鈀金屬合金薄膜，敏感元件的阻抗和電容產(chǎn)生變化，輸出的信號(hào)與氫氣的濃度呈一定的關(guān)系。

氫氣傳感器在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用和探索

除上述工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用外，作為一種清潔能源，氫氣低密度、高燃燒溫度、無(wú)毒性、可燃范圍廣，目前還被廣泛用于汽車(chē)行業(yè)，特別是氫燃料電池汽車(chē)中。由于氫氣無(wú)色無(wú)味，人體無(wú)法察覺(jué)，因此，在使用過(guò)程中，利用氫氣傳感器對(duì)空氣中的氫氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，十分必要。而且，還必須要求氫氣傳感器具備響應(yīng)速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

未來(lái)，隨著氫能源汽車(chē)的推廣與應(yīng)用，像上述這類(lèi)爆炸事故，應(yīng)嘗試從技術(shù)層面予以杜絕。比如，目前，在一些車(chē)載氫氣安 全監(jiān)控系統(tǒng)中，除了氫氣傳感器外，還加入更多的傳感器監(jiān)測(cè)手段。如加裝氫系統(tǒng)壓力傳感器，可用于判斷氣瓶中剩余氫氣量，保證車(chē)輛正常行駛。當(dāng)壓力低于某值時(shí)，提示駕駛員加注氫氣；加裝溫度傳感器，可在氣體溫度突然急劇上升時(shí)，及時(shí)感應(yīng)到氣瓶周?chē)赡苡谢鹁l(fā)生等。

FTC320防爆氫氣分析儀        FTC320熱導(dǎo)氘氣分析儀