[發明專利]一種氫氣傳感器

在審

• 申請號: 201611102669.7
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106596684A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 廖曉霞;趙旭
• 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: 王少虹,高瑞

技術領域

本發明涉及傳感器領域，更具體地說，涉及一種氫氣傳感器。

背景技術

目前的新能源汽車主要包括燃料電池車以及電動汽車，燃料電池車是以純氫氣為能源，結合燃料電池的動力性能開發出的新能源汽車，在車內有儲氫罐，這就對儲氫罐以及管路的密封性提出了要求，一旦發生泄漏后果不堪設想；目前的電動汽車普遍采用鋰離子電池作為動力源，鋰電在過沖或短路時電池內部物質發生分解會產生氫氣，同時作為電池溫度管理主要手段的冷卻液在充電電壓達到一定等級時也會發生分解產生氫氣。

氫氣是一種無色、無味、無毒、易燃易爆的氣體，當空氣中的氫氣含量達到4％時就會發生爆炸。由于氫氣無色無味，燃燒時火焰是透明的，因此其存在不易被感官發現，具有巨大的危險性。所以在新能源汽車上需要安裝氫氣監測單元，以達到實時在線檢測氫氣泄漏或生成情況，為人車安全保駕護航。

電化學式氫氣傳感器是目前廣泛采用的氫氣檢測方法，但該類傳感器的響應時間比較長，主要由傳感器本身的結構引起：1)在傳統電化學傳感器中普遍采用的是液體電解質充當傳質途徑。當傳感器所使用的環境中存在強烈沖擊及震動時液體電解質會成泡沫狀飛出，一來導致電極脫離電解質引起傳質不暢的問題；二來呈泡沫狀飛出的電解質顆粒會通過O型圈的邊緣溢出導致傳感器出現漏液現象；除此之外即使是在正常使用中環境濕度的變化也會影響電解質的濃度，使其出現電解質干涸或者泄漏的現象；2)上述液體電解質與工作電極、對電極和參比電極之間呈層疊狀接觸，由于工作電極和對電極之間的傳質距離較長導致工作電極上產生的氫離子和對電極上產生的氧離子要經過較長的路徑才能結合成水分子，同時反應生成的電子也要經過較長的距離才能完成與外電路的傳輸，這就直接導致了傳感器響應時間較長的現象；3)在傳統電化學傳感器中的催化劑以平鋪的形式靠自身粘結力固定在催化劑基材上，以這種形式分布的催化劑實際上可以參與化學反應的只有最表面的一層，內層的催化劑由于被表面層的催化劑所掩蓋接觸不到氣體，從而無法發揮作用；反應生成的質子還需要穿過內層催化劑墻才可以到達電解質部分，這樣也就在一定程度上延長了傳感器的響應時間。

因此，現有技術尚有待改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種響應迅速的氫氣傳感器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種氫氣傳感器，包括傳感器殼體、設置在所述傳感器殼體內的氣體反應中心，所述氣體反應中心包括工作電極、對電極、參比電極以及電解質，所述電解質為固體電解質，所述工作電極、對電極、參比電極均固定在所述電解質上。

在本發明所述的氫氣傳感器中，所述工作電極、對電極、參比電極均為多孔氣體擴散電極，所述工作電極固定在所述電解質的一面，所述對電極和參比電極固定在所述電解質的另一面。

在本發明所述的氫氣傳感器中，所述氣體反應中心還包括工作電極引線、對電極引線、以及參比電極引線。

在本發明所述的氫氣傳感器中，所述傳感器殼體的底部設有與外界PCB板相連、用于將所述傳感器產生的電信號傳送至所述外界PCB板的工作電極插針、對電極插針、參比電極插針、以及空位插針。

在本發明所述的氫氣傳感器中，所述工作電極通過所述工作電極引線與所述工作電極插針相連；所述對電極通過所述對電極引線與所述對電極插針相連；所述參比電極通過所述參比電極引線與所述參比電極插針相連。

在本發明所述的氫氣傳感器中，還包括無孔氣體隔離膜，所述無孔氣體隔離膜位于所述氣體反應中心的上方。

在本發明所述的氫氣傳感器中，所述無孔氣體隔離膜的材料為聚四氟乙烯、聚過氟乙烯、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯/全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯/四氟乙烯共聚物、聚酰亞胺、硅橡膠或氟化硅橡膠中的一種或多種的組合。

在本發明所述的氫氣傳感器中，還包括設置在所述氣體反應中心下方的濕度調控單元，所述濕度調控單元包括殼體、封存在所述殼體中的濕度調節劑、以及覆蓋在所述殼體開口上方的氣體隔離膜。

在本發明所述的氫氣傳感器中，還包括位于所述濕度調控單元下方的氧氣通道，所述氧氣通道的下端設有氣體隔離膜。