宽量程的氢气传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽量程的氢气传感器，包括壳体、设置在所述壳体内的气体检测单元以及防水透气的气体隔离膜，所述气体隔离膜位于所述气体检测单元的一侧；所述壳体内设有贯穿所述壳体以供氧气进入其中的氧气通道，所述氧气通道位于所述气体检测单元远离所述气体隔离膜的一侧。本实用新型专利技术的宽量程的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，其中设置氧气通道进行氧气供应，保证反应过程中氧气的供应，进而保证传感器的检测性能，配合气体隔离膜等来实现传感器具有较宽浓度范围内的氢气检测。

【技术实现步骤摘要】
宽量程的氢气传感器
本技术涉及一种氢气传感器，尤其涉及一种宽量程的氢气传感器。
技术介绍
随着社会的进步和人们生活水平的提高，汽车在人们的日常生产和生活中扮演着越来越重要的角色。传统汽车都是以石油作为动力能源，石油燃烧后以CO、CO2、NO、NO2、SO2、粉尘颗粒物等作为终产物排放到大气中。随着汽车保有量的逐年增加，世界各国的能源危机和大气污染越来越严重，据统计大气污染50％都是由汽车排放的尾气引起的。虽然各国都在采用限行，收取拥堵费等一系列的措施来改善由汽车尾气引起的大气污染，但是根本解决之道还是在汽车本身，只有解决汽车排放的问题才能根治大气污染。所以世界各国都在大力推广新能源汽车，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前的新能源汽车主要包括燃料电池车以及电动汽车。燃料电池车是以纯氢气为能源，结合燃料电池的动力性能开发出发的新能源汽车；电动汽车是指以蓄电池为动力行驶的用电机驱动的汽车。二者的工作原理虽然不同，但是都是零排放，适合于大力推广。新能源汽车有别于传统汽车，不光体现在动力源、技术、排放物等方面，在汽车制造过程中也有一些细节需要注意，比如燃料电池车使用纯氢气作为燃料，在车内有储氢罐，这就对储氢罐以及管路的密封性提出了要求，一旦发生泄漏后果不堪设想。目前的电动汽车普遍采用锂离子电池作为动力源，锂电在过冲或短路时电池内部物质发生分解会产生氢气，同时作为电池温度管理主要手段的冷却液在充电电压达到一定等级时也会发生分解产生氢气。氢气是一种无色、无味、无毒、易燃易爆的气体，当空气中的氢气含量达到4％时就会发生爆炸。氢气由于无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，具有巨大的危险性。所以在新能源汽车上需要安装氢气监测单元，以达到实时在线检测氢气泄漏或生成情况，为人车安全保驾护航。结合汽车这个特殊的应用场景，要求所使用的氢气传感器除满足对一般安全监测领域所使用气体传感器的通用要求外，还应该具有较宽的量程，既可以准确检测低浓度的氢气达到早起预警的目的又可以保证传感器在接触到达到或超过氢气爆炸限的气体时仍然具有较好的检测性能。目前常用的氢气传感器有电化学式氢气传感器、燃料电池式氢气传感器、催化燃烧式氢气传感器及半导体式氢气传感器。在上述各种原理的氢气传感器中只有燃料电池式氢气传感器具有较宽的检测范围，其余原理的氢气传感器要么可以检测浓度氢气要么可以检测低浓度氢气，无法做到在整个浓度范围内都具有较好的检测性能。催化燃烧式传感器和半导体式传感器检测原理基本相同，这种类型的传感器虽然造价比较低，但是主要用于检测高浓度气体，无法准确检测2000PPM以下的氢气，无法做到早起预警，失去了挽救人车生命的最佳时机；电化学式氢气传感器具有较低的检测下限和较高耳朵检测精度，但是无法适用于高浓度氢气的检测，并且在长时间接触高浓度气体时传感器衰减迅速并逐渐失去检测性能，这样一来无法确认传感器是否可以提供正确的检测性能；二来需要频繁更换传感器。燃料电池式氢气传感器虽然具有较宽的检测范围，但是由于其使用的是微型燃料电池原理，响应时间非常长，其达到80％跃迁所需要的时间有10分钟之久，完全无法应用于安全监测领域。电化学传感器利用定电位电解法进行气体检测，由工作电极，对电极，参比电极和电解质组成。其中工作电极是待测气体发生化学反应的地方；对电极是氧气发生反应的地方，并且和工作电极上的反应一起形成反应的闭环型；参比电极用来提供稳定的电势零点，防止检测结果受阴极极化以及氧气在对电极上的反应的影响。电解质提供质子传递通道，保证整个反应可以顺利进行，一般选择硫酸、硝酸、磷酸、苯磺酸、苯甲酸等酸性物质的水溶液充当电解液。为了加速待测气体在工作电极上的反应速度，通常在定电位点解发测试气体时需要提供一个电极电势，此电极电势一般选在待测气体在工作电极上的氧化还原电位处，以保证快速触发待测气体的反应。由于对整个系统施加了外界电压，整个传感器的噪声明显增加。由于整个传感器的噪声提高了，为了保持检测精度就必须相应的提高待测气体在工作电极上发生电化学反应生成的电信号，目前行业中常用的方法是增加待测气体进入传感器内部的量以此来达到提高检测性能的目的。为了保证尽可能多的气体进入到传感器中，传统电化学传感器普遍采用多孔气体隔离膜来五外界大气环境相通，这就造成了除了反应气体可以通过多孔的气体隔离膜与大气环境相通外电解质中的水分也会以蒸汽的形式通过这层多孔气体隔离膜与环境中的湿度进行实时交换。氧气是整个化学反应得以发生的必备因素，但是为了尽可能小的减少电解质中的水分与外界环境的交换，同时也为了减少液体电解质从传感器中发生泄漏的可能性，所以传统电化学传感器一般不额外提供氧气供应通道，而是采用与反应气体公用气体通道，但是一来如果需要检测的环境中没有氧气传感器就无法工作；二来和反应气一起进入到传感器中的氧气大部分被电解质所阻拦，可以顺利到达对电极的氧气少之又少。另外在电化学传感器中采用贵金属催化剂制备电极，其中的贵金属可以以平铺的形式涂布在电极基材上，当反应气体到达工作电极时只有最表层的催化剂可以起作用，内层的催化剂由于被覆盖而无法参与反应。单层催化剂反应活性有限，上述种种原因造成了电化学传感器普遍无法适用于高浓度气体的检测，会由于催化剂活性不够以及氧气供应不足而无法顺利的完成检测。综上所述，由于目前的氢气传感器存在着各种各样的问题，因此需要开发一种适合于新能源汽车车内氢气检测的传感器，满足使用要求外还需具有较宽的检测范围。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种宽量程的氢气传感器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高稳定性的氢气传感器，包括壳体、设置在所述壳体内的气体检测单元以及防水透气的气体隔离膜，所述气体隔离膜位于所述气体检测单元的一侧；所述壳体内设有贯穿所述壳体以供氧气进入其中的氧气通道，所述氧气通道位于所述气体检测单元远离所述气体隔离膜的一侧。优选地，所述气体检测单元包括电解质体、以及采用担载型贵金属催化剂的电极，所述电极包括设置在所述电解质体上的工作电极、对电极和参比电极；所述壳体上设有数个插针，所述工作电极、对电极和参比电极分别通过引线与数个插针一一连接。优选地，所述工作电极位于所述电解质体朝向所述气体隔离膜的一侧上，所述对电极和参比电极位于所述电解质体的相对另一侧上。优选地，所述工作电极、对电极和参比电极为多孔气体扩散电极。优选地，所述插针对应所述气体检测单元设置在所述壳体的一侧上。优选地，所述插针设置在所述壳体的底部。优选地，所述气体隔离膜为聚四氟乙烯膜、聚过氟乙烯膜、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物膜、聚四氟乙烯/全氟丙乙烯醚共聚物膜、聚乙烯/四氟乙烯共聚物膜、聚酰亚胺膜、硅橡胶膜和氟化硅橡胶膜中的一种或多种的组合。优选地，该氢气传感器还包括设置在所述壳体上的进气孔，所述气体隔离膜于所述壳体内覆盖在所述进气孔一侧。本技术的宽量程的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，其中设置氧气通道进行氧气供应，保证反应过程中氧气的供应，进而保证传感器的检测性能，配合气体隔离膜等来实现传感器具有较宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽量程的氢气传感器，其特征在于，包括壳体（10）、设置在所述壳体（10）内的气体检测单元（20）以及防水透气的气体隔离膜（30），所述气体隔离膜（30）位于所述气体检测单元（20）的一侧；所述壳体（10）内设有贯穿所述壳体（10）以供氧气进入其中的氧气通道（11），所述氧气通道（11）位于所述气体检测单元（20）远离所述气体隔离膜（30）的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种宽量程的氢气传感器，其特征在于，包括壳体（10）、设置在所述壳体（10）内的气体检测单元（20）以及防水透气的气体隔离膜（30），所述气体隔离膜（30）位于所述气体检测单元（20）的一侧；所述壳体（10）内设有贯穿所述壳体（10）以供氧气进入其中的氧气通道（11），所述氧气通道（11）位于所述气体检测单元（20）远离所述气体隔离膜（30）的一侧。2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述气体检测单元（20）包括电解质体（21）、以及采用担载型贵金属催化剂的电极，所述电极包括设置在所述电解质体（21）上的工作电极（22）、对电极（23）和参比电极（24）；所述壳体（10）上设有数个插针，所述工作电极（22）、对电极（23）和参比电极（24）分别通过引线与数个插针一一连接。3.根据权利要求2所述的氢气传感器，其特征在于，所述工作电极（22）位于所述电解质体（21）朝向所述气体隔离膜（30）的一侧上，所述对电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓霞，赵旭，
申请(专利权)人：深圳市深安旭传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44