氢检测用元件、氢检测用元件的制造方法以及氢检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氢检测用元件，将储氢金属以规定的形状以及大小配置于基材，基于由入射的光而感应的表面等离子共振对氢进行检测。储氢金属由包括钯与贵金属的膜体形成。通过了储氢的储氢金属的光的光谱在偏离于二氧化碳相对于光的吸收光谱(C1)与水相对于光的吸收光谱(H1～H3)的波长带宽具有峰。

Components for hydrogen detection, manufacturing methods of components for hydrogen detection and hydrogen detection devices

The invention discloses an element for hydrogen detection, which configures a hydrogen storage metal on a substrate in a specified shape and size, and detects hydrogen based on the surface plasmon resonance induced by the incident light. The hydrogen storage metal is formed by a membrane including palladium and noble metals. The spectrum of hydrogen storage metal has a peak in the wavelength bandwidth which deviates from the absorption spectrum of carbon dioxide relative to light (C1) and water relative to light (h1-h3).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢检测用元件、氢检测用元件的制造方法以及氢检测装置
本专利技术涉及氢检测用元件、氢检测用元件的制造方法以及氢检测装置。本申请基于2017年3月31日在日本申请的特愿2017-071285号而主张优先权，在此援用其内容。
技术介绍
近年来，作为新能源的氢的利用备受关注，但由于安全上的顾虑和对氢的社会性认知度较低，在以氢为基础的产业的推进中，特别是开发出可靠度较高的氢检测技术成为最重要的课题之一。作为以往的氢检测方案，多使用接触燃烧方式或半导体方式，但是在这些方式中，由于在传感器部存在电接点，因此存在起火的危险，从而存在需要防爆的对策这一缺点。由此，对没有如上所述的缺点、从高度安全性的角度对传感器部全部由光学系统构成的氢检测的方式进行了研究。例如，在专利文献1记载有如下技术：使用氢感应调光镜，通过对与其氢化而引起的光的反射率或透射率的变化进行检测，从而对氢进行检测。此外，在专利文献2记载有如下技术：利用在作为储氢金属的钯的薄膜中形成周期性的开口而构成的表面等离子共振元件，通过对其储氢所伴随引起的光频率特性的变化进行检测，从而对氢进行检测。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-265590号公报专利文献2：国际公开第2011/027899号
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，在如上所述的现有技术中，存在以下问题：氢相对于储氢金属的吸附解吸需要较长时间。此外，在上述的现有技术中，由于在反射光或者透射光的光路中存在的各种各样的物质的影响，所检测的光量会发生变动，因此有氢的检测精度降低的可能性。本专利技术是考虑以上所述的内容而完成的，其目的在于提供氢检测用元件、氢检测元件的制造方法以及氢检测装置，氢相对于储氢金属的吸附解吸不会花费较长时间，并能够高精度地对氢进行检测。用于解决上述技术问题的方案根据本专利技术的第1方案，提供一种氢检测用元件，该氢检测用元件是将储氢金属以规定的形状以及大小配置于基材，基于由入射的光感应的表面等离子共振而对氢进行检测的氢检测用元件，所述储氢金属由包括钯与贵金属的膜体形成，通过了储氢的所述储氢金属的所述光的光谱，在偏离于二氧化碳相对于所述光的吸收光谱以及水相对于所述光的吸收光谱的波长带宽具有峰。根据本专利技术的第2方案，提供如下的氢检测用元件：在第1方案中，所述储氢金属成膜为从所述基材的表面突出的圆柱状。根据本专利技术的第3方案，提供如下的氢检测用元件：在第2方案中，在等边三角形的顶点的位置配置有多个所述储氢金属。根据本专利技术的第4方案，提供如下的氢检测用元件：在第1方案中，所述储氢金属在所述基材的表面成膜为面状，具有以规定的直径以及间距排列的多个孔部。根据本专利技术的第5方案，提供如下的氢检测用元件：在第4方案中，所述多个孔部配置在等边三角形的顶点的位置。根据本专利技术的第6方案，提供一种氢检测装置，具备：本专利技术的第1～第5的任一个方案的氢检测用元件；光源部，能够发射所述光；受光部，对通过了所述氢检测用元件的所述光进行接收；检测部，基于所述受光部的接收结果对氢进行检测。根据本专利技术的第7方案，提供一种氢检测用元件的制造方法，该氢检测用元件将储氢金属以规定的形状以及大小配置于基材，基于由入射的光感应的表面等离子共振而对氢进行检测，由包括钯与贵金属的膜体形成所述储氢金属，并且所述储氢金属形成为：通过了储氢的所述储氢金属的所述光的光谱的峰，处于偏离于二氧化碳相对于所述光的吸收光谱与水相对于所述光的吸收光谱的波长带宽。根据本专利技术的第8方案，提供如下的氢检测用元件的制造方法：在本专利技术的第7方案中，在将所述基材加热至规定温度的状态下，通过对所述钯以及所述贵金属进行溅射而使所述储氢金属成膜。根据本专利技术的第9方案，提供如下的氢检测用元件的制造方法：在第8方案中，将所述基材加热至250℃以上。根据本专利技术的第10方案，提供如下的氢检测用元件的制造方法：在第7～第9的任一方案中，使所述储氢金属成膜为从所述基材的表面突出的圆柱状。根据本专利技术的第11方案，提供如下的氢检测用元件的制造方法：在第7～第9的任一方案中，使所述储氢金属在所述基材的表面具有以规定的直径以及间距排列的多个孔部且以面状成膜。根据本专利技术的第12方案，提供如下的氢检测用元件的制造方法：在第11方案中，使所述多个孔部配置在等边三角形的顶点的位置。专利技术效果在本专利技术中，可以提供氢相对于储氢金属的吸附解吸不会花费较长时间且能够高精度地对氢进行检测的氢检测用元件以及氢检测装置。附图说明图1是具备第1实施方式的氢检测用元件1的氢检测装置100的概略构成图。图2是第1实施方式的氢检测用元件1的厚度方向的局部剖视图。图3是以俯视状态观察第1实施方式的氢检测用元件1的照片图。图4是示出储氢金属3的储氢时间与穿透氢检测用元件1的红外光的波长峰值的关系的图。图5是示出储氢金属3以排列图案P1～P4排列的情况下的红外光波长与透射率之间的关系的图。图6是使第2实施方式的储氢金属成膜的溅射装置SP的概略构成图。图7是示出在腔室20导入氢气后再导入氮气时的经过时间与光谱损失之间的关系的图。图8是示出在储氢金属3中改变钯以及金的含有比率的情况下的膜厚与储氢时间的关系的图。图9是示出在储氢金属3中改变钯以及金的含有比率的情况下的膜厚与释放氢时间的关系的图。图10是第3实施方式的氢检测用元件1的厚度方向的局部剖视图。图11是以俯视状态观察第3实施方式的氢检测用元件1的照片图。图12是示出第3实施方式的储氢金属3(由钯形成)的储氢时间与穿透氢检测用元件1的红外光的波长峰值的关系的图。图13是示出在储氢金属3(由钯形成)以排列图案P11～P14排列孔部4的情况下的红外光波长与透射率的关系的图。图14是示出第3实施方式的储氢金属3(由钯与金形成)的储氢时间与穿透氢检测用元件1的红外光的波长峰值的关系的图。具体实施方式以下,参照图1～图14对本专利技术的氢检测用元件、氢检测用元件的制造方法以及氢检测装置的实施方式进行说明。[第1实施方式]图1是具备第1实施方式的氢检测用元件1的氢检测装置100的概略构成图。氢检测装置100具备：氢检测用元件1、氮供给部11、氢供给部12、混合器13、腔室20、光源部30、受光部40以及运算部50。混合器13将从氮供给部11供给的氮与从氢供给部12供给的氢以规定的混合比率(例如，氢浓度为4％)混合，经由管道14以规定的流量(例如，500mL/h)供给至腔室20。腔室20收纳有氢检测用元件1。在腔室20连接有供氮与氢的混合气体导入的管道14与供混合气体排气的管道15。光源部30对腔室20内的氢检测用元件1发射规定波长的光。光源部30发射的光作为一例是红外光。受光部40对由光源部30发射、并通过了氢检测用元件1的光进行接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢检测用元件，将储氢金属以规定的形状以及大小配置于基材，基于由入射的光而感应的表面等离子共振对氢进行检测，/n所述储氢金属由包括钯与贵金属的膜体形成，/n通过了储氢的所述储氢金属的所述光的光谱，在偏离于二氧化碳相对于所述光的吸收光谱以及水相对于所述光的吸收光谱的波长带宽具有峰。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 JP 2017-0712851.一种氢检测用元件，将储氢金属以规定的形状以及大小配置于基材，基于由入射的光而感应的表面等离子共振对氢进行检测，
所述储氢金属由包括钯与贵金属的膜体形成，
通过了储氢的所述储氢金属的所述光的光谱，在偏离于二氧化碳相对于所述光的吸收光谱以及水相对于所述光的吸收光谱的波长带宽具有峰。


2.如权利要求1所述的氢检测用元件，其特征在于，
所述储氢金属成膜为从所述基材的表面突出的圆柱状。


3.如权利要求2所述的氢检测用元件，其特征在于，
在等边三角形的顶点的位置配置有多个所述储氢金属。


4.如权利要求1所述的氢检测用元件，其特征在于，
所述储氢金属在所述基材的表面成膜为面状，具有以规定的直径以及间距排列的多个孔部。


5.如权利要求4所述的氢检测用元件，其特征在于，
所述多个孔部配置在等边三角形的顶点的位置。


6.一种氢检测装置，其特征在于，具备：
如权利要求1～5的任一项所述的氢检测用元件；
光源部，能够发射所述光；
受光部，对通过了所述氢检测用元件的所述光进行接收；
检测部，基于所述受光部的接收结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：西岛喜明，岩井武，平野勋，
申请(专利权)人：国立大学法人横浜国立大学，东京应化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP