氫氣傳感器的分類及原理簡述

1 、半導體型傳感器

以電阻型半導體傳感器為例: 　主要以 sno2 , zno,wo3 等金屬氧化物為氣敏材料 ,例如:國產 qm系列氫氣傳感器就是以 sno2 作為氫氣敏感材料 ,故也稱金屬氧化物半導體氫氣傳感器。其工作原理是:當吸附氫氣后 ,氫氣作為施主釋放出電子 ,與化學吸附層中的氧離子結合 ,于是載流子濃度發生變化 ,該變化值與氫氣體積分數存在一定的函數關系。

2、熱電型傳感器

首先 ,在基片上沉積一層熱電材料 ,然后 ,在熱電材料表面的某一部分沉積一層催化金屬 ,如 , pt, pd等 ,zui后 ,分別在催化金屬層、熱電薄膜層 (表面上無催化金屬 )引出電極 ,即獲得zui為簡單的熱電型氫氣敏感元件。當此敏感元件暴露在含氫氣的環境中 在催化金屬的,作用下 ,氫氣與氧氣反應生成水蒸汽并放出熱量 ,于是 ,沉積有催化金屬的一端溫度高 ,為熱端 ,無催化金屬的一端溫度低 ,為冷端 ,由于熱電材料的熱電發電效應 (seebeck效應 ) ,將這種熱端與冷端之間的溫差轉換為溫差電勢 ,以電信號的形勢輸出 ,從而實現對氫氣的檢測。

3、光纖傳感器

由于多種固態氫氣傳感器使用的都是電信號 ,一個共同的弊端就是可能產生電火花 ,對于氫氣體積分數較高的環境來說存在極大的安全隱患。而光纖傳感器使用的是光信號 ,所以 ,適用于易爆炸的危險環境 。

氫氣傳感器的發展方向

目前 ,氫氣傳感器的選擇性、安全性、穩定性、靈敏度以及輸出信號弱等問題 ,已經得到不同程度的解決。實現氫氣傳感器的常溫工作 ,不僅提高了氫氣傳感器的安全性 ,而且 ,降低能耗 ,將是今后研究工作的重點。可以通過以下 3種途徑實現氫氣傳感器的常溫工作：1)發展光纖型氫氣傳感器 ,但必須解決其輸出信號弱、使用壽命短以及高成本等問題；2)制備納米級的氫敏材料 ,由于氫敏材料對氫氣的響應究其根本來說是一種表面作用 ,而納米材料具有很大的比表面積 ,增加了接觸響應的表面積 ,而且 ,納米材料的粒徑小 ,縮短響應時間 ,提高了響應性能；3)積極開發新的氫敏材料。