高稳定性的氢气传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高稳定性的氢气传感器，包括壳体、调节所述壳体内部湿度的水分管理单元、气体检测单元以及隔离膜；所述水分管理单元、气体检测单元以及隔离膜依次设置在所述壳体内，所述隔离膜包括防水透气膜；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，所述壳体上设有贯通其内部的进气孔，所述隔离膜于所述壳体内覆盖在所述进气孔一侧。本实用新型专利技术的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，通过水分管理单元和防水透气膜、气体检测单元的配合，避免检测性能跟随环境湿度变化的情况，提高传感器的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高稳定性的氢气传感器
本技术涉及一种传感器，尤其涉及一种高稳定性的氢气传感器。
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，还应该具有较高的稳定性。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高的稳定性，不受环境温湿度的影响，在使用周期内衰减可忽略，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％跃迁所需要的时间约10分钟，完全无法应用于安全监测领域。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，但是漂移和衰减非常严重，需要定期进行校准，半导体式传感器的检测性能还会受环境温湿度的影响，不适合应用于汽车行业。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。为了提高传感器的信噪比，电化学传感器采用多孔形式的气体隔离膜充当传感器与外界环境的隔离屏障。在增加气体进入量的同时液体电解质中的水分也会很好的与外界环境进行交换。当外界环境发生变化时，传感器内部作为传质途径的电解质也会随之发生变化，如当外界环境湿度增大时传感器内部的电解质会熊环境中吸收水分导致电解液不断增多出现漏液现象，有些甚至撑破传感器外壳；当外界环境比较干燥时传感器内部的电解液中的水分会向环境中扩散导致电解液干涸从而失去传质能力；除此之外，氢气在电化学传感器中的反应产物是水，如果传感器长期工作在高浓度氢气环境下反应生成的水也会导致传感器出现水淹或衰减的现象。电解质的传质能力或者说传感器的检测性能与电解质中水分含量或者说外界环境湿度息息相关。除此之外，当检测环境中存在CO等干扰气体时容易出现催化剂中毒的现象，导致传感器的性能出现衰减。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，满足要求外还具有较高的稳定性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种高稳定性的氢气传感器。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、调节所述壳体内部湿度的水分管理单元、气体检测单元以及隔离膜；所述水分管理单元、气体检测单元以及隔离膜依次设置在所述壳体内，所述隔离膜包括防水透气膜；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，所述壳体上设有贯通其内部的进气孔，所述隔离膜于所述壳体内覆盖在所述进气孔一侧。优选地，所述水分管理单元包括内装有水分以形成浓缩湿度的容置室、以及密封在所述容置室开口上的气体隔离膜。优选地，所述体检测单元位于所述水分管理单元的气体隔离膜一侧。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、硅橡胶膜及氟化硅橡胶膜中的一种或多种的组合。优选地，所述气体检测单元包括电解质体、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、对电极和参比电极分别平铺在所述电解质体的两侧上。优选地，所述工作电极、对电极和参比电极为以抗干扰气体中毒的担载型催化剂为活性成分的多孔气体扩散电极。优选地，所述防水透气膜为聚四氟乙烯膜、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，所述氧气通道位于所述水分管理单元远离所述气体检测单元的一侧。优选地，所述进气孔开设在所述壳体的顶部，所述氧气通道贯穿所述壳体的底部。本技术的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，通过水分管理单元和防水透气膜、气体检测单元的配合，避免检测性能跟随环境湿度变化的情况，提高传感器的稳定性。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术一实施例的氢气传感器的剖面结构示意图；图2是图1中水分管理单元的原理图；图3是图1中气体检测单元的结构示意图；图4是本技术的氢气传感器与现有氢气传感器进行氢气监测时的响应时间测试曲线图；图5为本技术的氢气传感器进行环境试验的示意图；图6是本技术的氢气传感器与现有氢气传感器进行环境试验前后的性能对比图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。如图1所示，本技术一实施例的氢气传感器，包括壳体10、设置在壳体10内的水分管理单元20、设置在壳体10内且依次设置在水分管理单元20上方的气体检测单元30以及隔离膜。壳体10内设有贯穿壳体10的氧气通道11，氧气通过该氧气通道11进入壳体10作为供给。壳体10上设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高稳定性的氢气传感器，其特征在于，包括壳体（10）、调节所述壳体（10）内部湿度的水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及隔离膜，所述水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及隔离膜依次设置在所述壳体（10）内，所述隔离膜包括防水透气膜（40）；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），所述壳体（10）上设有贯通其内部的进气孔（12），所述隔离膜于所述壳体（10）内覆盖在所述进气孔（12）一侧。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性的氢气传感器，其特征在于，包括壳体（10）、调节所述壳体（10）内部湿度的水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及隔离膜，所述水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及隔离膜依次设置在所述壳体（10）内，所述隔离膜包括防水透气膜（40）；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），所述壳体（10）上设有贯通其内部的进气孔（12），所述隔离膜于所述壳体（10）内覆盖在所述进气孔（12）一侧。2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述水分管理单元（20）包括内装有水分以形成浓缩湿度的容置室（22）、以及密封在所述容置室（22）开口上的气体隔离膜（21）。3.根据权利要求2所述的氢气传感器，其特征在于，所述体检测单元（30）位于所述水分管理单元（20）的气体隔离膜（21）一侧。4.根据权利要求2所述的氢气传感器，其特征在于，所述气体隔离膜（21）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、硅橡胶膜及氟化硅橡胶膜中的一种或多种的组合。5.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（3...

【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