[發明專利]具有保護層的氫傳感器

有效

• 申請號: 201580044652.8
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN107076718B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: B.帕內爾拉;J.L.M.范梅徹倫;R.J.維斯特瓦亞爾;B.達姆
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N33/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;姜甜

一種用于檢測與傳感器物理接觸的流體（12）中的氫的氫傳感器（10,100）包括：感測元件（21）、提供以防止感測元件（21）與流體（12）中的傳感器中毒氣體接觸的第一保護層，其中第一保護層（25）包含PMMA。此外，提供了氫檢測系統，具有這種系統的電氣裝置和用于產生傳感器的方法。

本公開的方面涉及一種用于氣體的傳感器，其具有保護層以屏蔽傳感器免受傳感器周圍的流體中的不期望的組分，具體地涉及具有保護涂層的氣體傳感器，更具體地涉及一種具有這種涂層的固態金屬基的氫傳感器。

技術背景

固態氫傳感器通常擁有催化層，其具有將氫分子解離為氫原子的功能。氫原子擴散到感測元件中，在感測元件上它改變其物理性質，其能夠與被探測的媒介的氫濃度相關。這種變化能夠是例如感測元件的電阻率或光學性質的變化，并且分別用電或光學測量記錄。

一些氣體，例如H₂S，可能引起該催化層的中毒，這反映在感測性質的降級中。這能夠導致傳感器的壽命中的降低和/或測量精度的降低，特別是由于傳感器對這類氣體的永久或可逆中毒而導致錯誤的檢測器讀數。因此，保護這類傳感器免受與中毒氣體的接觸是重要的。這能夠采用在催化層頂部上的保護涂層來實現，保護涂層允許氫的擴散但阻擋中毒氣體。

在需要保護涂層的情況下，感興趣的可能應用是檢測溶解在變壓器油中的氫。氫能夠被視為變壓器故障的早期指示劑。顯然的是，雖然提出了測量液體中，特別是油中的溶解氫的應用，但是保護層也適合于傳感器在氣相中用于檢測中的使用。

WO2009/126568涉及用于具有催化層的固態傳感器的保護涂層，如例如由Pd合金組成。保護層含有二氧化硅以防止污染氣體，特別是氧氣，其可能導致傳感器的部件氧化。

US2010/0014151A1涉及基于具有不透水的保護涂層的可切換鏡裝置的氫傳感器。作為保護涂層，提出PTFE。涂層具有阻擋液體（例如水）傳輸到傳感器的功能。

EP 2105734 A1公開了具有帶有表面區域的氣敏層的傳感器和經由氣隙與該區域電容性耦合的電勢傳感器，該區域被電絕緣涂層覆蓋，該電絕緣涂層對于氫氣和氧氣是可滲透的。該涂層含有聚甲基丙烯酸甲酯。

WO 2009/126568 A1公開了用于維持流體流中的氣態成分的固態傳感器的長期性能的保護涂層。傳感器包括用于促進氣態成分的電化學解離的催化劑層，涂層包括至少一層二氧化硅。

US 5783152A公開了一種用于通過相同的傳感器探針監測氫氣濃度和溫度的傳感器探針裝置。使用薄膜沉積方法用于在位于傳感器探針內的透光透鏡的端上放置對氫濃度和溫度敏感的許多材料層來構造傳感器探針。

US 5640470 A公開了用于檢測分析物,尤其是血液中的pH估計的光纖檢測器。光纖傳感器的端涂覆有象PMMA的三元共聚物,其對于氫是可滲透的。考慮上述和其它因素，存在對于本發明的需要。

發明內容

考慮上文，提供根據權利要求1所述的氫傳感器、根據權利要求11所述的檢測系統、根據權利要求12所述的裝置和根據權利要求13所述的方法。

能夠與本文中描述的實施例組合的另外優點、特征、方面和細節根據從屬權利要求、說明書和附圖是顯而易見的。

根據第一方面，提供了一種用于檢測與傳感器物理接觸的流體中的氫的氫傳感器。傳感器包括感測元件和第一保護層，提供第一保護層以防止感測元件與流體中的傳感器中毒氣體接觸，其中第一保護層包括PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。