[实用新型]燃料电池气体传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及油浸式电气设备在线监测技术领域，尤其涉及一种应用于电气设备的油中气体在线监测的燃料电池气体传感器。

背景技术

油浸式电气设备，是指使用介电液体作为绝缘媒体的电气设备，包括变压器、电抗器、充油开关等。这类设备，通常都是电力系统的关键设备之一。对于这类设备的早期故障监测能极大的减少意外事故的发生，保障设备安全可靠的运行，是保证高效益的发电、输电以及配电的关键因素之一。变压器油中气体分析是变压器早期故障诊断最有效可靠的手段。传统的油中气体含量分析是在实验室中完成的，包括定期现场取样、送样、脱气以及气相色谱分析。其结果是基于定期检测，一般以三个月至一年为检测周期，这种方式对演变速度快的故障无能为力，无法做到防微杜渐，防患于未然。油中气体在线监测技术可以在不影响被监测变压器正常运行的条件下，对变压器油中的故障气体进行连续实时在线的监测，此外，还可以在已有监测历史数据的基础上通过对监测数据变化的分析，推断变压器内部已经形成或正在发生的故障的变化或演变趋势，以便及时采取措施。

目前，油中气体在线监测技术已经广泛的应用于大型电气设备的状态监测，并取得了非常好的成绩，每年都有大量故障捕捉的成功案例，为国家挽回了巨大的经济损失。目前各省500KV以上电压等级的电气设备已经全部配备了相应的油中气体在线监测设备，220KV以及110KV等级的电气设备的油中气体的在线监测也在全面开展中。但是作为电网中重要组成部分，同时也是数量最庞大的配网电气设备如配网变压器的油中气体在线监测目前确是处于真空状态。

配网变压器（下文中简称配变）具有以下几个特点：1）数量庞大；2）价格相对低廉：一台配变的价格只有十几万；3）资产报废净值率高：没有开展状态监测，基本上采取故障后退役处理的方式；4）寿命短：由于缺少必要的状态监测手段造成无法进行及时的维护，从而导致直接报废的现状；5）直接影响用户用电安全可靠性。所以对配变的状态监测势在必行。

但是现有的在线监测装置相对于配变而言，存在价格昂贵（十几万甚至几十万元）、体积庞大不便于安装等不足而无法在配变上推广运用。气体传感器作为油中气体在线监测装置的核心直接决定着整个在线监测装置的性能。而现有的气体传感器中应用于电力设备的状态监测的燃料电池气体传感器，由于结构复杂、体积大、成本高等问题而无法适用于小型电力设备的状态监测。而小型电力设备的特性决定了应用于该类设备的故障监测的在线监测仪必须具有极高的稳定性以及免维护性。

传统的燃料电池气体传感器，如中国专利CN101477076A、CN101363813A、CN1261195C公开的传感器，其内部采用螺栓固定的方式来实现各部件的固定以及密封，由于在结构设计中要预留螺栓的位置而造成了传感器的体积庞大的现象。而如美国专利US6638407B1和中国专利ZL96202178.4中的燃料电池气体传感器，其是采用液体电解质来传递质子，这类传感器中的液体电解质易受环境因素的影响从而出现泄露或干涸的问题，从而极大的影响传感器的性能。在中国专利CN00808800.5中提到了利用半固体电解质的方式来实现质子传递，该专利中虽然使用了具有质子传递功能的全氟磺酸质子交换膜，但是其电解质的主体还是凝胶状的酸性电解质，同样会存在液体电解质的相关问题。同时由于所采用的全氟磺酸质子交换膜缺乏多孔气体扩散电极所具备的憎水性，从而相比于常规全液体电解质的气体传感器而言更易出现电解质泄露以及干涸的现象。

在Raymond Liu，Wei-Hwa Her and peter S.Fedkiw，J.Electrochem.Soc.，1992，No.1，PP15-23中公开了Takenaka-Torikai方法用于制作固体电解质电极。在中国专利CN101363813A中利用Takenaka-Torikai方法制作了以全氟磺酸质子交换膜为电解质的燃料电池，并用于组装燃料电池型气体传感器，该传感器的缺陷在于其采用的是不对称电极，也就是其中的阴极和阳极采用的是不同的贵金属来充当催化剂，由于不同金属的电位不同，导致传感器的动态稳定性差，会出现零点高以及传感器整体稳定性差的缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种燃料电池气体传感器，其结构简单、安装简易、体积小、重量轻、成本低及稳定性高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种燃料电池气体传感器，包括中空结构的壳体、设置在所述壳体内的用于分离出绝缘油中待测气体的复合式油气分离膜及用于传感待测气体以输出电信号的燃料电池组件；