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氢气传感器的分类及原理简述

1 、半导体型传感器

以电阻型半导体传感器为例: 　主要以 sno2 , zno,wo3 等金属氧化物为气敏材料 ,例如:国产 qm系列氢气传感器就是以 sno2 作为氢气敏感材料 ,故也称金属氧化物半导体氢气传感器。其工作原理是:当吸附氢气后 ,氢气作为施主释放出电子 ,与化学吸附层中的氧离子结合 ,于是载流子浓度发生变化 ,该变化值与氢气体积分数存在一定的函数关系。

2、热电型传感器

首先 ,在基片上沉积一层热电材料 ,然后 ,在热电材料表面的某一部分沉积一层催化金属 ,如 , pt, pd等 ,zui后 ,分别在催化金属层、热电薄膜层 (表面上无催化金属 )引出电极 ,即获得zui为简单的热电型氢气敏感元件。当此敏感元件暴露在含氢气的环境中 在催化金属的,作用下 ,氢气与氧气反应生成水蒸汽并放出热量 ,于是 ,沉积有催化金属的一端温度高 ,为热端 ,无催化金属的一端温度低 ,为冷端 ,由于热电材料的热电发电效应 (seebeck效应 ) ,将这种热端与冷端之间的温差转换为温差电势 ,以电信号的形势输出 ,从而实现对氢气的检测。

3、光纤传感器

由于多种固态氢气传感器使用的都是电信号 ,一个共同的弊端就是可能产生电火花 ,对于氢气体积分数较高的环境来说存在极大的安全隐患。而光纤传感器使用的是光信号 ,所以 ,适用于易爆炸的危险环境 。

氢气传感器的发展方向

目前 ,氢气传感器的选择性、安全性、稳定性、灵敏度以及输出信号弱等问题 ,已经得到不同程度的解决。实现氢气传感器的常温工作 ,不仅提高了氢气传感器的安全性 ,而且 ,降低能耗 ,将是今后研究工作的重点。可以通过以下 3种途径实现氢气传感器的常温工作：1)发展光纤型氢气传感器 ,但必须解决其输出信号弱、使用寿命短以及高成本等问题；2)制备纳米级的氢敏材料 ,由于氢敏材料对氢气的响应究其根本来说是一种表面作用 ,而纳米材料具有很大的比表面积 ,增加了接触响应的表面积 ,而且 ,纳米材料的粒径小 ,缩短响应时间 ,提高了响应性能；3)积极开发新的氢敏材料。