氢检测传感器制造技术

本文公开了包括硫化物-金属催化剂的氢检测传感器，使得可以肉眼可视化地检测氢气。具体地，氢检测传感器包括基底、在基底上形成并且在暴露于氢气时发生化学变色的硫化物层以及在硫化物层上形成的金属催化层。

Hydrogen sensor

Disclosed herein is a hydrogen detection sensor including a sulfide metal catalyst, which allows for the visual detection of hydrogen gas. In particular, the hydrogen detection sensor includes a substrate, a sulfide layer formed on the substrate and a chemical discoloration when exposed to hydrogen, and a metal catalyst layer formed on the sulfide layer.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请基于2014年10月8日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2014-0136138号，并主张其优先权权益，在此将其公开内容全文并入作为参考。专利
本专利技术涉及氢检测传感器。具体地，氢检测传感器可以包括硫化物-金属催化剂，使得氢可以肉眼可视化地检测。
技术介绍
近来，氢燃料能量已作为化石燃料的替代能源出现，因为氢燃料能量可以无限再生，并且不会产生环境污染。因此，在多个领域中积极进行着贮存和控制氢燃料能量的研究，例如，制造技术、贮存技术以及运输和移动技术。具体地，使用氢燃料能量的氢燃料电池车辆的研究已在增长。同时，氢燃料或氢气在其在空气中的浓度大于大约4％(vol/vol)时具有燃烧和爆炸的可能，因此，在许多使用氢燃料能量的
中，可以迅速并准确检测氢气泄露的高敏感氢传感器可以视作是氢燃料能量商业化的核心技术。通常，使用催化、电化学和机械因素以及涉及声波、导热性、电阻变化和功函数的原理的氢气检测装置已得以使用。但是，传统的检测装置可能在尺寸上通常很大，价格高，并且在移动和应用领域具有限制，而且，其检测操作在具有爆炸可能性的环境中可能高风险地进行。为了解决上述问题，已经提出采用光学氢检测方案的传感器。基于光学氢检测方案的传感器可用于使用光缆的远程检测，并且在检测区域可以不需要电路，从而提供高稳定性。但是，这类基于光学氢检测方案的传感器可能使用价格高昂的材料，从而增加制造成本，并且其由于空气中氧和湿气发生的腐蚀可能导致敏感性降低，寿命变短。因此，需要有用于制造效率高、稳定的氢检测传感器的技术，其可以广泛用于多种工业中，可以用肉眼检测，在制造过程中易于以降低的成本制造，并且敏感性不会降低。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术可以提供上述问题的解决方案。在一方面，提供一种氢检测传感器。氢检测传感器可以用肉眼识别，制造成本降低，有利于制造过程，并且提供优异的氢检测效率。根据本专利技术一示例性实施方式，提供一种基于硫化物-金属催化剂的氢检测传感器。具体地，氢检测传感器可以包括：基底；在基底上形成并在暴露于氢气时变色的硫化物层；以及在硫化物层上形成的金属催化层。在优选的方面，硫化物层可以因与氢气的化学反应发生化学变色。再进一步提供一种包括本文所述氢检测传感器的车辆部件。氢检测传感器可以应用于所有与燃料电池车中的氢有关的示例性车辆部件，例如，贮氢罐、高压调节器、具有接头的管、氢气阀或燃料电池堆外壳，但并不仅限于此。以下公开本专利技术的其他方面。附图说明本公开内容的上述和其他目的、特征和优势根据以下详述并结合附图将会是更显而易见的。图1是说明根据本专利技术一示例性实施方式的使用水热法制造示例性氢检测传感器的示例性方法的示意图。图2A是根据本专利技术一示例性实施方式制造的示例性氢检测传感器中包括的硫化物层的晶格分辨(lattice-resolved)的透射电子显微镜(TEM)图像。图2B是根据本专利技术一示例性实施方式制造的示例性氢检测传感器中包括的示例性金属催化层的晶格分辨TEM照片。图3是根据本专利技术一示例性实施方式制造的示例性氢检测传感器中形成的示例性硫化物层-金属催化层的能量色散(energy-dispersive)检测(EDS)谱。图4是说明根据本专利技术实验例1的使用示例性氢检测传感器的示例性氢检测实验方法的示意图。图5是说明在根据本专利技术一示例性实施方式制造的示例性氢检测传感器暴露于氢气之前和之后的吸光度的图。图6是说明在根据本专利技术一示例性实施方式制造的示例性氢检测传感器暴露于氢气之前和之后的透光率的图。具体实施方式本文所用的术语仅仅是出于描述具体示例性实施方式的目的，而并无意于对专利技术加以限定。如本文所用，除非上下文明确另外指出，单数形式的“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式。应进一步理解到，当用于本说明书时，术语“包括”和/或“包含”说明存在有所述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但并不排除存在或添加一种或多种其他的特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一种或多种所列关联项的任何和全部组合。除非明确说明或从上下文很明显，如本文所用，术语“大约”理解成在本领域的正常容许范围内，例如，在平均值的2标准偏差内。“大约”可以理解成在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外由上下文很明显，本文提供的所有数值均由术语“大约”修饰。应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。在下文中，将参考附图对本专利技术的示例性实施方式加以详述。在此，说明书和权利要求书中使用的术语和措辞不应限定和理解成常用的或字典上的含义，而应当基于专利技术人可以适当定义各个术语的概念用于以最佳方式说明本专利技术的原理，理解成根据本公开内容的技术精神的含义和概念。直至最近，已使用例如WO3和MoO3的材料作为化学色(chemochromic)氢传感器材料。包括这些材料和金属催化层的传统氢传感器可以具有可逆的脱色变化，使得可以加以重复使用。而且，这些材料可以以各种形式使用，例如涂层剂、颜料、漆料、墨水等，并且可以检测低浓度的氢气。但是，这些材料大多造价昂贵，并且金属催化层很容易被其中含有的氧和来自大气环境的湿气腐蚀，从而随着时间敏感性降低，寿命变短。为了防止这些缺点，可以在金属催化层上添加抗湿保护膜，这会导致检测效率劣化。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于硫化物-金属催化剂使用光学/化学变色或着色的氢检测传感器。因此，在本专利技术的示例性实施方式中，提供一种氢检测传感器，其可以包括：基底；在基底上形成并在暴露于氢时发生化学变色的硫化物层；和形成在硫化物层上的金属催化层。在氢检测传感器中，基底可以由负载(supporting)硫化物层的固相材料形成。固相材料可以不受具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢检测传感器，其包括：基底，在所述基底上形成并在暴露于氢时变色的硫化物层，以及沉积在所述硫化物层上的金属催化层。

【技术特征摘要】
2014.10.08 KR 10-2014-01361381.一种氢检测传感器，其包括：
基底，
在所述基底上形成并在暴露于氢时变色的硫化物层，以及
沉积在所述硫化物层上的金属催化层。
2.根据权利要求1所述的氢检测传感器，其中所述硫化物层因与
氢的化学反应而发生化学变色。
3.根据权利要求1所述的氢检测传感器，其中所述基底选自玻璃、
柔性塑料、硅、石英、熔凝硅石、不锈钢、云母、碳、碳纳米管、聚
合物、陶瓷和搪瓷。
4.根据权利要求1所述的氢检测传感器，其中所述硫化物层包括
一种或多种选自CdS、SnS、MoS、ZnS、SeS、FeS、PdS和CuS的硫
化物。
5.根据权利要求4所述的氢检测传感器，其中使用化学浴沉积
(CBD)法或干沉积法将所述硫化物层沉积在所述基底上。
6.根据权利要求4所述的氢检测传感器，其中所述硫化物层通过
使硫酸铜与硫代硫酸钠以约1:5的摩尔比反应并通过浴沉积而形成为
薄膜。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁容奎，裴昊骏，徐亨卓，李英安，S·S·卡拉努尔，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，亚洲大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR