一种具有气体过滤层的电化学氢气传感器及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有气体过滤层的电化学氢气传感器及其应用，该传感器在检测空气中泄露的氢气时，发生氧还原反应(ORR)的对电极受到氢气的影响也会伴随微弱的氢氧化反应(HOR)，该HOR反应为对电极催化层内的ORR反应直接提供电子，减少了传感电极由外电路提供的电子，从而降低了外电路所测得的响应电流。在对电极侧使用吸氢材料制作氢气过滤层，使得干扰气体在到达对电极催化层之前被过滤层吸附转化，减少对电极副反应的发生。本发明专利技术旨在解决电化学氢气传感器对电极侧因存在干扰气体而发生副反应的问题，所设计发明专利技术的传感器增加了传感器的灵敏度，相较传统无过滤层的传感器灵敏度最高可以提高4.68倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感器，具体涉及一种具有气体过滤层的电化学氢气传感器及其应用。

技术介绍

1、氢气具备一种清洁、低碳、高效、可再生的等优点，被国家能源局发布的《氢能产业发展中长期规划》确认为国家未来能源体系的重要组成部分。中国氢能联盟预测在2060年碳中和的目标下，到2060年，我国的氢气年需求量将增至1.3亿吨，然而氢气的使用有很大的安全隐患，氢气是一种易爆气体，爆炸极限为4％-75.60％，氢气安全至关重要，氢气传感器的使用必不可少，氢气传感器是一种检测氢气并产生与氢气浓度成正比的电信号的传感器装置，检测氢气的泄露。

2、传统的电化学氢气传感器结构上比较复杂，需要阴极侧暴露于纯空气或纯氧气中，sumec等(electroanalysis[j].1995,7(11):1054-1058)提出的新型传感器两侧可以同时暴漏于相同浓度的氢空混合气，结构较为简单，但两个电极均发生hor反应和orr反应，导致传感器有较低的灵敏度。

技术实现思路

1、为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种具有气体过滤层的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有气体过滤层的电化学氢气传感器，其特征在于，所述电化学氢气传感器包括具有气体过滤层的膜电极，所述具有气体过滤层的膜电极包括膜电极本体和气体过滤层，所述膜电极本体依次包括阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述气体过滤层位于阴极催化层与阴极气体扩散层之间、或阴极气体扩散层的外侧。

2.根据权利要求1所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述气体过滤层通过物理过滤或化学过滤两种方式吸附过滤干扰气体。

3.根据权利要求2所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述物理过滤氢气的材料包括：碳质材料和金属有机骨架材料中的一种或多种，所述碳...

【技术特征摘要】

1.一种具有气体过滤层的电化学氢气传感器，其特征在于，所述电化学氢气传感器包括具有气体过滤层的膜电极，所述具有气体过滤层的膜电极包括膜电极本体和气体过滤层，所述膜电极本体依次包括阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述气体过滤层位于阴极催化层与阴极气体扩散层之间、或阴极气体扩散层的外侧。

2.根据权利要求1所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述气体过滤层通过物理过滤或化学过滤两种方式吸附过滤干扰气体。

3.根据权利要求2所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述物理过滤氢气的材料包括：碳质材料和金属有机骨架材料中的一种或多种，所述碳质材料包括活性炭、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种，金属有机骨架材料包括mof-5。

4.根据权利要求2所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述化学过滤氢气的材料包括：吸氢合金、配位氢化物、碳酸氢盐、1，4-双(苯基乙炔基)苯、氧化铈、钌氧化铈中的一种或多种，所述吸氢合金包括镁镍合金、镧镍合金、钛锰合金中的一种或多种，所述配位氢化物包括锂、钠中的一种或几种与氢形成配位的配位氢化物。

5.根据权利要求1或2所述的电化学氢气传感器，其特征在于，所述气体过滤层的担载量为0.01-10mg/cm2。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉江，王德生，翟浩然，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：