[发明专利]一种电容型氢气传感器

说明书

本发明提供的一种电容型氢气传感器，包括过滤保护层、氢气感知层、形变传递层、电容器和基底，其中：所述过滤保护层设置在氢气感知层的外部，用于保护氢气感知层免受撞击和过滤空气尘埃颗粒；所述氢气感知层设置于过滤保护层和形变传递层之间，用于吸收氢气后其结构发生形变；所述形变传递层的一部分与电容器抵接，用于将氢气感知层的形变传递给电容器；所述基底设置在电容器的底部。当氢气感知层吸氢后产生形变后，压迫形变传递层，使形变传递层发生弯曲，向下推动电容器，从而使电容器的容值发生变化。本发明的有益效果：显著缩短了传感器的响应时间，并提高了测量精密度。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其是涉及一种电容型氢气传感器。

背景技术

氢能源因其泛在、无碳的特点，被认为是解决能源问题的有效途径，可能成为人类的“终极能源”。据国际氢能委员会预计，到2050年氢能可以满足全球能源总需求的18％或全球一次能源总需求的12％，氢能及氢能技术相关市场规模将超过2.5万亿美元。氢气性质活跃，常温常压下，其在空气中的爆炸极限是4％-75.6％；且其点燃能量极低，仅为0.02mJ，泄露在空气中极易被点燃，甚至是干燥天气下人体释放的静电都可能点燃，从而产生爆炸危险。因此，涉氢场所的氢气有效在线监测，是确保用氢安全的前提。

已有的氢气传感器，根据其测氢原理，可分为光学型氢气传感器、电化学型氢气传感器、电阻型传感器等。不同传感器由于测量原理的限制，存在各自不同的技术缺点，如申请号201810812089.X，.一种光纤氢气传感器，其特征在于：主要包括DFB激光器(11)、光纤合束器(12)、光纤氢气传感探头(13)、光探测器(14)、控制与信号处理电路(15)、光纤准直器(21)、反射薄膜(22)、双面抛光石英片(23)、金属钯薄膜(24)，DFB激光器(11)的电控制端与控制与信号处理电路(15)连接，DFB激光器(11)的光输出端与光纤合束器(12)的一个输入端连接，光纤合束器(12)的另一个输入端与光探测器(14)的光输入端连接，光纤合束器(12)的输出端与光纤氢气传感探头(13)连接，光探测器(14)的电输出端和控制与信号处理电路(15)连接，光纤氢气传感探头(13)为一定厚度的双面抛光石英片(23)，一面生长一定厚度的金属钯薄膜(24)，另一面生长具有一定反射率的反射薄膜(22)，并将反射薄膜(22)与光纤准直器(21)连接固定形成。光学型传感器需要用到激光光源、体积与功耗受到限制，同时在光纤外层加工的氢敏材料，其使用寿命较短；电化学型传感器的使用温度高、功耗大、易产生安全隐患；电阻型传感器阻值变化易受到温度影响、且其灵敏度相对较低。

有鉴于此，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电容型氢气传感器。以解决现有技术中存在的灵敏度低、温度高、功耗大、易产生安全隐患等问题。

为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：

一种电容型氢气传感器，包括过滤保护层、氢气感知层、形变传递层、电容器和基底，其中：

所述过滤保护层设置在氢气感知层的外部，用于保护氢气感知层免受撞击和过滤空气尘埃颗粒；

所述氢气感知层设置于过滤保护层和形变传递层之间，用于吸收氢气后其结构发生形变；

所述形变传递层的一部分与电容器抵接，用于将氢气感知层的形变传递给电容器；

所述基底设置在电容器的底部。

本发明中，当氢气感知层吸氢后产生形变后，压迫形变传递层，使形变传递层发生弯曲，向下推动电容器，从而使电容器的容值发生变化。显著缩短了传感器的响应时间，并提高了测量精密度。

优选的，所述的电容型氢气传感器中，所述电容器包括上极板和下极板，所述上极板与下极板之间呈预设间距设置，所述上极板与形变传递层连接，所述下极板固定于基底上。