长效的氢气传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长效的氢气传感器，包括壳体、调节所述壳体内部湿度的水分管理单元、气体检测单元以及防水透气膜，所述水分管理单元、气体检测单元以及防水透气膜均设置在所述壳体内，且所述气体检测单元以及防水透气膜依次位于所述水分管理单元一侧。本实用新型专利技术的长效的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，使用寿命长，可长达5年以上。

【技术实现步骤摘要】
长效的氢气传感器
本技术涉及一种传感器，尤其涉及一种长效的氢气传感器。
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，还应该具有较长的使用寿命，避免频繁更换传感器带来的不便。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使用寿命可以达到两年以上，其余传感器的寿命寿命普遍在2年以内。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，不适合应用于汽车行业；电化学式氢气传感器由于采用纯液体电解质同时又由于传感器通过气体隔离膜与大气环境相同，但是这个气体隔离膜上有很多纳米微孔甚至是肉眼可见的小孔，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。电化学传感器在检测气体的过程中电极上的催化剂是不消耗的，传感器的寿命主要取决于电解质浓度及湿度的保持。燃料电池式氢气传感器的使用寿命虽然在两年以上，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。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，满足使用要求外还具有较长的使用寿命。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种使用寿命长的长效的氢气传感器。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、气体检测单元以及防水透气膜，所述水分管理单元、气体检测单元以及防水透气膜均设置在所述壳体内，且所述气体检测单元以及防水透气膜依次位于所述水分管理单元一侧。优选地，所述水分管理单元包括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内的工作电极、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，所述工作电极朝向防水透气膜，所述对电极和参比电极朝向所述水分管理单元。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，所述插针对应所述水分管理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。本技术的长效的氢气传感器，适用于新能源汽车车内等环境的氢气含量监测，使用寿命长，可长达5年以上。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4是本技术的氢气传感器在不同氢气浓度下测试响应曲线图；图5是本技术的氢气传感器与现有氢气传感器的持续检测性能曲线图。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、气体检测单元30以及防水透气膜40；气体检测单元30以及防水透气膜40依次设置在水分管理单元20一侧。其中，壳体10起到整个传感器的防护支撑作用，且内部具有腔室供水分管理单元20、气体检测单元30以及防水透气膜40等容置其中。壳体10上(如图1中所示的底部)设有数个插针，插针与气体检测单元30连接，还用于与外界PCB板相连，实时将气体检测单元30产生的电信号传送给外界PCB板。壳体10的材料可以是PP、PC、ABS、尼龙等有一定强度和韧性的高分子聚合物，抗冲击及震动能力强，且优选适用于酸性电解质的材料。壳体10上对应防水透气膜40一侧上设有进气孔，供待测气体进入壳体10。水分管理单元20用于调节壳体10内部湿度(水分含量)，使壳体10内电解质免受外界环境影响的作用。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、以及密封在容置室22开口上的气体隔离膜21；气体隔离膜21可供气体通过而液体及粉尘不可通过。水分管理单元20采用化学调控法和自扩散平衡法精准控制电解质内部水分含量，使其免受外界环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长效的氢气传感器，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）以及防水透气膜（40），所述水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及防水透气膜（40）均设置在所述壳体（10）内，且所述气体检测单元（30）以及防水透气膜（40）依次位于所述水分管理单元（20）一侧。

【技术特征摘要】
1.一种长效的氢气传感器，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）以及防水透气膜（40），所述水分管理单元（20）、气体检测单元（30）以及防水透气膜（40）均设置在所述壳体（10）内，且所述气体检测单元（30）以及防水透气膜（40）依次位于所述水分管理单元（20）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，所述气体检测单元（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（30）包括...

【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