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氢气传感器的应用与优点

氢气传感器的应用与优点

氢气传感器,作为一种重要的气体传感器,具有广泛的功能和应用。在工业、能源、环境、医疗等领域,氢气传感器发挥着不可或缺的作用。主要基于氢气与传感器材料的化学反应或物理特性进行 气体检测。常见的氢气传感器工作原理包括电化学、催化燃烧、半导体和导热系数等。其中,电化学原理是常见的工作原理,利用氢气与电极表面的反应产生电流变化来进执行体测量。

热导原理氢气传感器

热导原理的氢气传感器具有高灵敏度和快速响应(t90可以达到1秒)的特点,能够迅速检测到空气中微量的氢气浓度变化。电化学元的传感器在检测氢气时往往具有高选择性,能够排除其他干扰气体的干扰。此外,热导原理氢气传感器还具有稳定性好、使用寿命长等优点。

不同工作原理和具体应用场景,可以将其分为多种分类。常见的分类包括电化学、催化燃烧、半导体和热导原理等。电化学传感器适用于测量低浓度的氢气,一般在10000ppm以下,它具有线性好、但响应时间较慢等特点。催化燃烧传感器适用于高浓度的氢气,一般在0-4%Vol.,他具有线性度和可靠性等优势。半导体原理氢气传感器则是一种经济、易于制造且灵敏度较高的传感器,广泛应用于矿井、地铁等领域。热导原理的氢气传感器适合0-100%Vol.氢气气体浓度,它具有高精度、快速响应等特点,它高精度氢气分析仪的重要核心部件。

热导式氢气传感器热导率氢气传感器

氢气在各个领域有着广泛的应用。氢气作用:氢是主要的工业原料,也是重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用;用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料,冶金用还原剂,石油炼制中加氢脱硫剂等。氢气作用还包括:氢气对氢气对神经系统病、脑血管病、神经退行性病和肝脏病有治 疗作用;氢气可以用作燃料;氢气还可以用于核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂,可以做气相色谱氢焰化验原料、密度小充探空气球、新型的高能燃料(驱动火箭)、冶炼金属钨、钼等,还有石油精炼、浮法玻璃、电子、食品、饮水、化工生产、航天、汽车业等行业。

催化燃烧氢气传感器

在工业领域,氢气传感器可用于检测氢气泄漏,预防事故发生。在能源领域,氢气传感器可以用于燃料电池的控制和实时监测,提高燃料利用率。在环境领域,氢气传感器可以用于监测氢气浓度,评估其对生态环境的影响。在医疗领域,氢气传感器可应用于氢气疗法的监测和控制。

TCD-5880-P2RW热导氢气传感器敏感元件

热导氢气传感器基于不同气体的热导率差异来工作。氢气的热导率远高于空气,因此在氢气存在的情况下,传感器的热导率会发生变化。在燃料电池车中热导原理氢气传感器‌被广泛应用于车辆的氢气瓶舱、燃料电池发动机舱、氢化口舱和乘客舱,用于实时检测氢气泄漏情况‌。其高灵敏度和快速响应的特点,使得车辆能够在氢气泄漏达到危险水平之前及时发出警报,从而有效预防安 全事故。

TCD-5880-P2RW热导气体传感器敏感元件

  • 热导原理氢气传感器‌优点:热导式传感器可在大范围内实现较为快速的氢气传感(约在10秒内)。它对于氢气的检测具有较宽的测量范围,且在某些情况下能提供相对稳定的性能‌,而且寿命较长,在10年以上。这种热导氢传感器还可以检测高浓度的残氢排放,而且达到很高的精度。催化燃烧的氢气传感器无法进行残氢气检测。
  • 根据氢气热导率缺点:对高热导率气体(如氦、甲烷、一氧化碳等)会造成交叉敏感,难以实现对低浓度(2000ppm以下)氢气的准确检测。
TCD-5880-P2RW热导氢气传感器外观

热导原理氢气传感器在燃料电池车中的应用,不仅提高了车辆的安 全性,还有助于保护环境和提升车辆性能。随着燃料电池技术的不断发展,热导原理氢气传感器在燃料电池车中的应用前景将更加广阔。

TCD-5880-P2RW热导气体传感器敏感元件结构

TCD-5880-P2RW热导气体传感器敏感元件技术参数规格(22℃和1 V电源)
参数                          类型*               单位                  符号                注释
尺寸
裸模die尺寸                2.50 x 3.33        平方毫米
裸模厚度                     0.3                mm
膜厚                            1                    μm
重量                            0.72              克                     TO-5上的XEN-TCG3880
重量                            1.05                克                         XEN-TCG3880
输出
真空中 在0毫巴            130             V/W            具体取决于生产批次
温度系数(0 Pa)        -0.0            6%/K
空气中在100 kPa         30             V/W                       无上部散热器
空气中在100 kPa         6              V/W                     上部散热器为20μm
氦气中在100 kPa         7             V/W
在空气中,10 MPa         -13         %                 与输出100 kPa相比的变化,R版本
氦气中,10 MPa             2            %             与输出100 kPa相比的变化,R版本
时间常数
在空气中                     9             ms
真空中                         36         ms

稳定性
短期                         10         ppm                                 1天,温度良好+相对湿度稳定
长期                         1200      ppm                                 1年,温度和相对湿度校正
热电堆 

阻抗                         55                     千欧                         Rtp
有效灵敏度                 1.3                 mV/K                     Stp                     指加热器的温度
固有灵敏度                 2.4                 mV/K                 平均塞贝克系数0.2 mV/K,12根线
温度系数                     0.05                 K
加热器
阻抗                             0.6          千欧                 Rheat
温度系数                     0.1             K                     加热器电阻的
热电阻
薄膜                         100             kK/W             真空输出除以热电堆灵敏度
温度系数                    -0.11             K                 真空中
膜+气体                     23             kK/W                 空气中
温度系数                 -0.08                 K         空气中
Max.加热电压                                      Uheat
在空气中                 2.5                 V
真空中                     1                     V
传感器环境温度                                                         不保证终身无保障
Min.限度                     -250                     ℃                 输出信号可能没有显著变化
                                -250至-273             ℃                     输出信号减少
Max.限度                     240                     ℃                     在类似设备上测试,时间短
加热器Max.温度             250                 ℃                 长期无漂移,绝 对 Max.额定值
Pt100                 B级         ± 0.3         0℃                             0℃时误差


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