[发明专利]一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器

说明书

本发明涉及一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，包括壳体，在壳体内安装有气体检测单元，气体检测单元包括电解质层以及与电解质层结合成一体的工作电极、对电极和参比电极，壳体内朝向工作电极的一侧安装有气体扩散膜，气体扩散膜与工作电极之间通过密封件密封形成用于氢气在工作电极上发生反应的工作电极反应气室，气体扩散膜为无孔结构的气体扩散膜，电解质层为固态电解质层或半固态电解质层。本发明的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器具有非常快速的响应，可以应对在瞬间积聚氢气的场所的安全监测，在严苛环境下可以快速精准的检测低浓度的氢气，广泛适用于车辆、发电厂、核电等领域的氢气监测。

技术领域

本发明涉及氢气传感器的技术领域，更具体地说，涉及一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器。

背景技术

目前氢气检测方法有以下几种：

(1)半导体式传感器：通过半导体材质在接触氢气前后电阻的变化来进行检测，优点是响应速度快；缺点是只能进行百分比以上浓度的氢气检测，并且半导体元件长期工作在高温下易出现熔断等故障；同时抗震性差，并且会存在有机硅中毒的现象；

(2)催化燃烧式传感器：通过将检测元件加热到几百度的高温，使得氢气在上面发生燃烧反应，检测产生的电流大小，优缺点与半导体式传感器基本相同；

(3)电化学式传感器：以英国城市技术公司的相应产品为代表，通过定电位电解法来进行氢气的检测，优点是可以检测到PPM级的氢气含量，缺点是无法提供突发情况下的快速诊断，而且不适用于高温高湿、低温低湿等极端环境，寿命较短，尤其是在恶劣环境下寿命更是有限；

(4)燃料电池式传感器：以GE公司和英国DART公司为典型代表，通过微型燃料电池来实现气体的检测，前者生产的传感器具有寿命长，可以适用于极端环境下等突出优势，但是在获取上述优势的同时牺牲了传感器的检测速度，所以不适合于瞬间可能积聚起高浓度氢气的场所；后者所生产的传感器响应速度较快，但是也无法适合于严苛环境下；

(5)薄膜电容法式传感器：以H2Scan公司的相应产品为典型代表，具有响应迅速，可适用于恶劣环境下，试用寿命长等突出优势，但是这类传感器无法进行低浓度氢气的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，解决了现有技术中的氢气传感器不能在严苛条件下快速检测低浓度氢气的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，包括壳体，在所述壳体内安装有气体检测单元，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，所述壳体内朝向所述工作电极的一侧安装有气体扩散膜，所述气体扩散膜与所述工作电极之间通过密封件密封形成用于氢气在所述工作电极上发生反应的工作电极反应气室，所述气体扩散膜为无孔结构的气体扩散膜，所述电解质层为固态电解质层或半固态电解质层。

在本发明的氢气传感器中，所述工作电极与所述气体扩散膜相对的两侧之间的距离为0.01mm-100mm。

在本发明的氢气传感器中，所述气体扩散膜的厚度为0.001mm-0.1mm。

在本发明的氢气传感器中，所述气体扩散膜是由聚四氟乙烯、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、氟化硅橡胶中的任意一种或几种形成的混合物制成的气体扩散膜。

在本发明的氢气传感器中，所述壳体包括具有开口的主体和盖设在所述主体的开口处的盖体，所述盖体的侧壁上设置有密封圈，所述壳体的开口处的内壁形成有与所述密封圈相匹配的凹口。

在本发明的氢气传感器中，所述工作电极位于所述电解质层的一侧，所述对电极和参比电极位于所述电解质层的另一侧且所述对电极和参比电极在所述电解质层的另一侧并列设置。