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，也引起了人們對于氫能源汽車在安全監(jiān)測方面的關(guān)注。

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

氫能源相關(guān)科技應用，資料圖

氫氣傳感器在工業(yè)控制領(lǐng)域的應用

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。在核反應堆、發(fā)電行業(yè)和通訊行業(yè)，氫泄漏預警監(jiān)測，也必不可少。這些應用的關(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)測是一個非常重要的步驟。早期的氫氣傳感檢測方式，主要基于質(zhì)譜儀和氣相色譜儀。其中，質(zhì)譜儀監(jiān)測是通過測量其在磁場中的偏移量。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，該檢測辦法逐漸被氫氣傳感器所取代。

這是因為，相對于早期的傳感器，氫氣傳感器有很多優(yōu)點，包括低成本、便攜性、響應速度快、集成度高等等。氫氣傳感器的檢測方法主要基于電氣特征（如電阻、導電性、電壓等）、溫度、傳感器活性元素的光學和機械性質(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)榭杀唤邮盏碾娦盘柕睦硐朕D(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體構(gòu)成，外殼采用標準TO－5金屬封裝。當空氣中被檢測氣體存在時，該氣體的濃度越高傳感器的電導率也會越高。使用簡單的電路，就可以將電導率的變化轉(zhuǎn)換成與該氣體濃度相對應的信號輸出。

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：

帶有增強選擇性的過濾層

低功耗

使用壽命長、成本低

應用電路簡單

日本figaro氫氣傳感器TGS2615－E00應用：

家用燃氣報警器

便攜式燃氣檢測儀

燃氣器具的泄露檢測

燃料電池系統(tǒng)的氫氣泄漏檢測

氫氣傳感器的應用材料及檢測原理

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用。

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

氫氣傳感器類型、參數(shù)及電化學氫氣傳感器的原理

目前，市場上的氫氣傳感器，基于物理參數(shù)的不同，如電阻、熱導率、聲學函數(shù)、機械學函數(shù)、光學函數(shù)、電化學和催化函數(shù)以及功函數(shù)，大體可分為八種類型。氫氣傳感器檢測的重要參數(shù)包括響應時間、恢復時間、響應百分比（％）、靈敏度、選擇性和可靠性等。