[實用新型]燃料電池氣體傳感器

有效

• 申請號: 201320022923.8
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN203069551U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 趙莉;鄧俊超
• 申請（專利權）人: 深圳市深安旭傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張約宗;張秋紅

技術領域

本實用新型涉及油浸式電氣設備在線監測技術領域，尤其涉及一種應用于電氣設備的油中氣體在線監測的燃料電池氣體傳感器。

背景技術

油浸式電氣設備，是指使用介電液體作為絕緣媒體的電氣設備，包括變壓器、電抗器、充油開關等。這類設備，通常都是電力系統的關鍵設備之一。對于這類設備的早期故障監測能極大的減少意外事故的發生，保障設備安全可靠的運行，是保證高效益的發電、輸電以及配電的關鍵因素之一。變壓器油中氣體分析是變壓器早期故障診斷最有效可靠的手段。傳統的油中氣體含量分析是在實驗室中完成的，包括定期現場取樣、送樣、脫氣以及氣相色譜分析。其結果是基于定期檢測，一般以三個月至一年為檢測周期，這種方式對演變速度快的故障無能為力，無法做到防微杜漸，防患于未然。油中氣體在線監測技術可以在不影響被監測變壓器正常運行的條件下，對變壓器油中的故障氣體進行連續實時在線的監測，此外，還可以在已有監測歷史數據的基礎上通過對監測數據變化的分析，推斷變壓器內部已經形成或正在發生的故障的變化或演變趨勢，以便及時采取措施。

目前，油中氣體在線監測技術已經廣泛的應用于大型電氣設備的狀態監測，并取得了非常好的成績，每年都有大量故障捕捉的成功案例，為國家挽回了巨大的經濟損失。目前各省500KV以上電壓等級的電氣設備已經全部配備了相應的油中氣體在線監測設備，220KV以及110KV等級的電氣設備的油中氣體的在線監測也在全面開展中。但是作為電網中重要組成部分，同時也是數量最龐大的配網電氣設備如配網變壓器的油中氣體在線監測目前確是處于真空狀態。

配網變壓器（下文中簡稱配變）具有以下幾個特點：1）數量龐大；2）價格相對低廉：一臺配變的價格只有十幾萬；3）資產報廢凈值率高：沒有開展狀態監測，基本上采取故障后退役處理的方式；4）壽命短：由于缺少必要的狀態監測手段造成無法進行及時的維護，從而導致直接報廢的現狀；5）直接影響用戶用電安全可靠性。所以對配變的狀態監測勢在必行。

但是現有的在線監測裝置相對于配變而言，存在價格昂貴（十幾萬甚至幾十萬元）、體積龐大不便于安裝等不足而無法在配變上推廣運用。氣體傳感器作為油中氣體在線監測裝置的核心直接決定著整個在線監測裝置的性能。而現有的氣體傳感器中應用于電力設備的狀態監測的燃料電池氣體傳感器，由于結構復雜、體積大、成本高等問題而無法適用于小型電力設備的狀態監測。而小型電力設備的特性決定了應用于該類設備的故障監測的在線監測儀必須具有極高的穩定性以及免維護性。

傳統的燃料電池氣體傳感器，如中國專利CN101477076A、CN101363813A、CN1261195C公開的傳感器，其內部采用螺栓固定的方式來實現各部件的固定以及密封，由于在結構設計中要預留螺栓的位置而造成了傳感器的體積龐大的現象。而如美國專利US6638407B1和中國專利ZL96202178.4中的燃料電池氣體傳感器，其是采用液體電解質來傳遞質子，這類傳感器中的液體電解質易受環境因素的影響從而出現泄露或干涸的問題，從而極大的影響傳感器的性能。在中國專利CN00808800.5中提到了利用半固體電解質的方式來實現質子傳遞，該專利中雖然使用了具有質子傳遞功能的全氟磺酸質子交換膜，但是其電解質的主體還是凝膠狀的酸性電解質，同樣會存在液體電解質的相關問題。同時由于所采用的全氟磺酸質子交換膜缺乏多孔氣體擴散電極所具備的憎水性，從而相比于常規全液體電解質的氣體傳感器而言更易出現電解質泄露以及干涸的現象。

在Raymond?Liu，Wei-Hwa?Her?and?peter?S.Fedkiw，J.Electrochem.Soc.，1992，No.1，PP15-23中公開了Takenaka-Torikai方法用于制作固體電解質電極。在中國專利CN101363813A中利用Takenaka-Torikai方法制作了以全氟磺酸質子交換膜為電解質的燃料電池，并用于組裝燃料電池型氣體傳感器，該傳感器的缺陷在于其采用的是不對稱電極，也就是其中的陰極和陽極采用的是不同的貴金屬來充當催化劑，由于不同金屬的電位不同，導致傳感器的動態穩定性差，會出現零點高以及傳感器整體穩定性差的缺陷。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種燃料電池氣體傳感器，其結構簡單、安裝簡易、體積小、重量輕、成本低及穩定性高。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種燃料電池氣體傳感器，包括中空結構的殼體、設置在所述殼體內的用于分離出絕緣油中待測氣體的復合式油氣分離膜及用于傳感待測氣體以輸出電信號的燃料電池組件；