[發明專利]一種高靈敏電學氫氣濃度探測裝置

在審

• 申請號: 202210502285.3
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114894857A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 牛艷娜
• 申請（專利權）人: 陜西咖潤特光電科技有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及氫氣探測技術領域，具體涉及一種高靈敏電學氫氣濃度探測裝置，包括凹槽、貴金屬部、鈀材料部、第一電極、第二電極；貴金屬部為條形，貴金屬部貼附在凹槽的側面和底面，鈀材料部填充凹槽，鈀材料部與貴金屬部接觸，第一電極和第二電極分別設置在鈀材料部表面的兩側，第一電極和第二電極分別連接貴金屬部的兩端。鈀材料部吸附氫氣后，改變了第一電極和第二電極之間的電阻，通過電阻變化實現氫氣濃度探測。本發明能夠實現高靈敏度的氫氣探測。由于本發明應用傳統的電阻變化原理，結構簡單，信號處理方便，在氫氣探測領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及氫氣探測技術領域，具體涉及一種高靈敏電學氫氣濃度探測裝置。

背景技術

近年來，中國是新能源和可再生能源增長速度最快的國家。氫能源占全部可再生能源的12％以上。這是由于氫氣無毒、潔凈、可再生，普遍受到各行業的廣泛應用。氫氣的分子量小，容易泄露。可是，氫氣在空氣中具有很寬的爆炸極限(4％-74％)，并且著火點低、火焰傳播速度快。氫氣一旦在空氣中爆炸，非常危險。因此，氫氣濃度探測成為非常重要的問題。開展高靈敏度、高穩定性的氫氣探測裝置是關鍵共性技術問題，對推動氫能源開發利用具有重要的戰略意義。

基于電阻變化的氫傳感器具有應用方便的優點。基于電阻變化的氫傳感器主要以半導體金屬氧化物或金屬為敏感材料。當半導體金屬氧化物暴露在還原性氣體中時，氫氣與半導體金屬氧化物的反應使得其電學性質發生變化，從而實現對氫氣濃度探測。以金屬為敏感材料，特別是以鈀為敏感材料時，鈀吸收氫氣后，其電導率發生顯著的變化。并且整個過程是可逆的，而且轉變過程可在室溫下發生。因此，以鈀為敏感物質的傳感器受到廣泛關注。

但是，鈀膜吸附氫氣、改變電導率變化從而實現氫氣探測的途徑比較單一。電導率的該變量有限，從而降低了氫氣濃度探測的極限和氫氣濃度探測的靈敏度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種高靈敏電學氫氣濃度探測裝置，包括：凹槽、貴金屬部、鈀材料部、第一電極、第二電極；貴金屬部為條形，貴金屬部貼附在凹槽的側面和底面，鈀材料部填充凹槽，鈀材料部與貴金屬部接觸，第一電極和第二電極分別設置在鈀材料部表面的兩側，第一電極和第二電極分別連接貴金屬部的兩端。

更進一步地，凹槽為絕緣材料。

更進一步地，貴金屬部的材料為金或銀。

更進一步地，貴金屬部為薄片狀。

更進一步地，鈀材料部的厚度大于10微米。

更進一步地，第一電極和第二電極的材料與貴金屬部的材料相同。

更進一步地，凹槽為陶瓷材料。

更進一步地，凹槽的側面為豎直面。

更進一步地，鈀材料部的表面設有銀顆粒。

更進一步地，銀顆粒的尺寸小于1微米。

本發明的有益效果：本發明提供了一種高靈敏電學氫氣濃度探測裝置，包括：凹槽、貴金屬部、鈀材料部、第一電極、第二電極；貴金屬部為條形，貴金屬部貼附在凹槽的側面和底面，鈀材料部填充凹槽，鈀材料部與貴金屬部接觸，第一電極和第二電極分別設置在鈀材料部表面的兩側，第一電極和第二電極分別連接貴金屬部的兩端。鈀材料部吸附氫氣后，改變了第一電極和第二電極之間的電阻，通過電阻變化實現氫氣濃度探測。具體地，在本發明中，鈀材料部吸附氫氣后，一方面，其本身電阻減小；另一方面，鈀材料部膨脹，從而擠壓了凹槽側面的貴金屬部，從而導致貴金屬部的電阻減小。由于在本發明中，鈀材料部和貴金屬部并聯，當鈀材料部吸附氫氣后，第一電極和第二電極間的電阻減小更多。因此，本發明能夠實現高靈敏度的氫氣探測。由于本發明應用傳統的電阻變化原理，結構簡單，信號處理方便，在氫氣探測領域具有良好的應用前景。

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明