一种高选择性的氢气传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高选择性的氢气传感器，包括壳体，在所述壳体内由上至下依次设置有用于过滤掉干扰气体的选择性透气膜、用于靶向催化干扰气体的催化过滤层和用于检测氢气的气体检测单元，所述选择性透气膜为无孔结构的透气膜。本实用新型专利技术的高选择性的氢气传感器通过使用无孔的选择性透气膜将大部分干扰气体抵挡在外，再采用具有催化作用的催化过滤层，使干扰气体在该催化过滤层发生化学反应进一步去除干扰气体，其中催化过滤层只起催化的作用，不消耗，可以保证在氢气传感器的整个生命周期中都具有较好的过滤作用。

【技术实现步骤摘要】
一种高选择性的氢气传感器
本技术涉及氢气传感器的
，更具体地说，涉及一种高选择性的氢气传感器。
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、碳氢化合物、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，还应该具有较好的选择性，避免受其他动力汽车排放的尾气影响产生误动。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，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可以选择性检测氢气，其余原理的氢气传感器都是广谱型的，也就是说对上述提到的汽车尾气基本上都有响应(CO2和粉尘颗粒物除外)。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，但是这种传感器对碳氢类化合物的活性显著高于氢气，当环境中存在少量碳氢化合物时就会触发报警，不适合应用于汽车行业；电化学式氢气传感器由于采用广谱型的贵金属催化剂，同时作为传感器屏障的气体隔离膜为多孔结构，并且孔径明显大于上述提到的气体分子的尺寸，所以对上述大部分气体分子都可以用电化学式氢气传感器进行检测，如电化学式氢气传感器对CO的活性是氢气的30倍。燃料电池式氢气传感器虽然可以选择性检测氢气，但是由于其使用的是微型燃料电池原理，响应时间非常长，如深安旭公司生产的燃料电池型氢气传感器其达到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。在电化学传感器中为了获得较好的选择性普遍采用增加过滤层的方法，目前很多商品化的传感器中都添加有过滤层来获取一定的选择性，但是这种过滤层普遍以活性炭等通过纯物理吸附的方法或者消耗型的化学反应来进行，前者的缺点在于活性炭类物质不具有选择性，对大多数气体都具有过滤性，另外，电化学传感器体积小可填充的活性炭少，而活性炭都有一定的饱和吸附量，当吸附达到饱和后也就无法再继续吸附干扰气体；而且活性炭还会吸附空气中的水分，吸附水分后的活性炭会严重影响传感器的响应时间。以消耗性化学反应提供选择性的传感器也存在同样的问题，当发生反应的物质消耗完也就无法过滤干扰气体了。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高选择性的氢气传感器，解决了现有技术中的氢气传感器选择性差的问题。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种高选择性的氢气传感器，包括壳体，在所述壳体内由上至下依次设置有用于过滤掉干扰气体的选择性透气膜、用于靶向催化干扰气体的催化过滤层和用于检测氢气的气体检测单元，所述选择性透气膜为无孔结构的透气膜。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述催化过滤层是由金、铑、铂、钌、钯、铱或银制备的过滤层。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述催化过滤层包括多个导电碳颗粒体，在所述导电碳颗粒体上担载有金属体。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述金属体是由金、铑、铂、钌、钯、铱或银制备的金属体；所述导电碳颗粒体是由碳黑、碳纳米管或活性碳制成的颗粒体。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述选择性透气膜是由聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯-全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶或氟化硅橡胶制成的透气膜。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述气体检测单元包括电解质层以及与所述电解质层结合成一体的工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极设置在所述对电极和参比电极的上方且靠近所述催化过滤层。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述对电极和参比电极并列设置且分别位于所述工作电极的两侧的下方。在本技术的高选择性的氢气传感器中，在所述壳体外部的下端设置有用于与PCB板对接的第一插针、第二插针和第三插针，所述工作电极通过工作电极引线与所述第一插针电连接，所述对电极通过对电极引线与所述第二插针电连接，所述参比电极通过参比电极引线与所述第三插针电连接。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述壳体外部的下端还设置有用于固定所述壳体的第四插针。在本技术的高选择性的氢气传感器中，所述电解质层是由液体电解质、半固体电解质或固体电解质制成的电解质层。实施本技术的高选择性的氢气传感器，具有以下有益效果：本技术的高选择性的氢气传感器通过使用无孔的选择性透气膜将大部分干扰气体抵挡在外，再采用具有催化作用的催化过滤层，使干扰气体在该催化过滤层发生化学反应进一步去除干扰气体，其中催化过滤层只起催化的作用，不消耗，可以保证在氢气传感器的整个生命周期中都具有较好的过滤作用。附图说明图1为本技术的高选择性的氢气传感器的结构示意图；图2为本技术的高选择性的氢气传感器与现有技术中的氢气传感器进行响应时间测试结果的对比图；图3为本技术的高选择性的氢气传感器的选择性测试图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的高选择性的氢气传感器的结构及工作原理作进一步说明：在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。如图1所示，高选择性的氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高选择性的氢气传感器，其特征在于，包括壳体(11)，在所述壳体(11)内由上至下依次设置有用于过滤掉干扰气体的选择性透气膜(14)、用于靶向催化干扰气体的催化过滤层(12)和用于检测氢气的气体检测单元(13)，所述选择性透气膜(14)为无孔结构的透气膜。

【技术特征摘要】
1.一种高选择性的氢气传感器，其特征在于，包括壳体(11)，在所述壳体(11)内由上至下依次设置有用于过滤掉干扰气体的选择性透气膜(14)、用于靶向催化干扰气体的催化过滤层(12)和用于检测氢气的气体检测单元(13)，所述选择性透气膜(14)为无孔结构的透气膜。2.根据权利要求1所述的高选择性的氢气传感器，其特征在于，所述催化过滤层(12)是由金、铑、铂、钌、钯、铱或银制备的过滤层。3.根据权利要求1所述的高选择性的氢气传感器，其特征在于，所述催化过滤层(12)包括多个导电碳颗粒体，在所述导电碳颗粒体上担载有金属体。4.根据权利要求3所述的高选择性的氢气传感器，其特征在于，所述金属体是由金、铑、铂、钌、钯、铱或银制备的金属体；所述导电碳颗粒体是由碳黑、碳纳米管或活性碳制成的颗粒体。5.根据权利要求1所述的高选择性的氢气传感器，其特征在于，所述选择性透气膜(14)是由聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯-全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶或氟化硅橡胶制成的透气膜。6.根据权利要求1所述的高选择性的氢气传感器，其特征在于，所述气体检测单元(13)包括电解质层(137)以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵莉，汪献忠，
申请(专利权)人：深圳市普晟传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44