表面等离子共振氢敏传感器理论和模拟

提出了一种钯(Pd)膜氢敏感表面等离子共振传感器结构,该传感器以镀在棱镜端面的 Pd作为氢敏感膜。Pd 膜吸氢以后发生化学反应,生成的 PdHx使折射率发生变化,同时,它作为金属膜产生 SPW,当折射率变化时又在金属和介质表面产生表面等离子共振。利用 Fortran 语言程序进行了表面等离子共振氢敏传感器的 Pd 膜厚度和传感器灵敏度数值模拟。氢气浓度的变化引起折射率的变化,数值模拟表明,表面等离子共振氢敏传感器的灵敏度与 Pd 膜厚度有关,当 Pd膜的厚度在 10-30nm 时,氢气浓度在 1%-10%范围内具有较高的灵敏度。这种传感器结构将用于监测氢气作燃料的商用和军用机车的氢气泄漏。     

氢敏材料及氢气传感器的研究进展

对氢气进行快速、准确、原位测量,具有重要的学术意义和广阔的应用前景.氢气传感器发高品质氢敏材料的研制,氢敏材料的敏感响应性、重现性等决定着氢气传感器的工作性能.综述了近年来研究较多的半导体型、热电型、光学型、电化学型4类氢气传感器及相应氢敏材料的研究进展,并展望了氢敏材料及氢气传感器的发展方向.     

石墨烯及MXenes在氢气传感器中的应用研究进展

随着石油、煤炭和天然气等化石能源的枯竭，氢能在工业生产和交通运输等方面展现了愈加关键的作用。氢能产业对储氢装置在生产、储运、加注和使用全链条过程中提出了“耐高压、高密封及燃爆安全”等性能的全面要求，高灵敏、快速响应、高选择性和高稳定性的氢气传感器是保障氢能系统安全的重要检测装备。高性能氢气传感器成功制备与应用的关键是研发新型的氢敏材料。石墨烯和MXenes是极具代表性的二维平面纳米材料，不仅具有超高的电学和力学性能，而且易于进行功能化修饰且不影响其固有性能，因此在氢气传感领域具有极大的应用潜力。本文综述了石墨烯和MXenes的基本结构、类型和合成方法，总结了其在氢气传感器中的应用研究进展，指出了存在的问题并提出了解决方案，还对氢气传感器未来的研究方向进行了展望。     

以SnO_2纳米颗粒为敏感电极的阻抗型氢气传感器的研究

采用浸渍法在Ce0.9Gd0.1O1.95(CGO)固体电解质骨架中制备敏感材料SnO2,并组装成氢气传感器。利用XRD、SEM对氢气传感器的相组成及微观形貌进行表征,采用IM6e型电化学工作站对传感器气敏性能进行测试。结果表明浸渍法制备的敏感材料SnO2颗粒细小,约为400nm左右;在400~550℃时,传感器阻抗值随氢浓度的增加而减小,且传感器信号与氢气浓度表现出非常良好的线性关系。随着温度升高,传感器的信号响应速度逐渐增加,在550℃、氢浓度为1.0×10-3时,其90%的响应时间为170s。     

表面等离子共振氢气传感研究进展

基于表面等离子共振原理的光学氢气传感已经成为氢气传感技术研究的热点.表面等离子共振传感器具有安全可靠、灵敏度高、实时性好、便于分布式多点检测等优点,在氢气泄漏检测方向具有广阔的应用前景.本综述介绍了表面等离子共振氢气传感器的三种主要结构类型:棱镜耦合结构,光栅耦合结构和光纤耦合结构的检测原理、典型结构及其研究进展;重点论述了表面等离子共振氢气传感技术中氢敏感膜系的研究现状和技术难题;分析了目前表面等离子共振氢气传感实际应用所面临的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望.结合实际,提出了开发基于光纤微结构和纳米材料的新型氢气传感器件,并且将传感原理延伸至局域表面等离子体共振,表面等离子体共振成像等新兴技术.     

氢致变色镁基功能薄膜研究进展

氢致变色薄膜是一种新型功能材料,其以具有可逆吸放氢特性的复合薄膜为核心,通过氢化和脱氢实现透明态和反射态之间的转换,对可见及红外波段光谱都具有智能调控性,因而可被广泛应用于智能调光节能窗和氢气传感器等领域。镁具有较高的储氢能力,而且产量丰富,易与多种元素复合,这些优势使得镁基材料在氢能源方面发挥着越来越重要的作用。镁基薄膜器件具有结构简单、响应速度快、光学调控范围广和可持续性强等优点,是目前主要的氢致变色功能薄膜材料。综述了氢致变色镁基薄膜在智能窗和光纤传感器领域的研发过程、变色原理以及复合体系,同时对研究现状中存在的各类问题和改性机制进行了简要分析,并就氢致变色镁基薄膜材料的发展趋势进行了展望。     

2015年我国传感器将走向何处

<正>全球物联网的发展给传感器产业带来了巨大的需求,传感器市场前景广阔,发展也正在提速。新型敏感材料是传感器的技术基础,材料技术研发是提升性能、降低成本和技术升级的重要手段。除了传统的半导体材料、光导纤维等,有机敏感材料、陶瓷材料、超导、纳米和生物材料等成为研发热点,生物传感器、光纤传感器、气敏传感器、数字传感器等新型传感器加快涌现。如光纤传感器是利用光纤     

新型氢气储运技术将工业化

正近日,中国化学集团旗下中国五环工程有限公司与氢阳能源控股有限公司签定了宜都1万t/a储油项目EPC总承包合同,此举标志着氢阳能源自主开发的新型氢气储运技术即将进入工业化。这种新型氢气储运技术是氢阳能源开发的常温常压有机液态储氢材料生产(LOHC)技术,是一种新型安全高效的氢气储运技术,可破解当前氢能源产业在存储、运输和应用方面存在的低安全性和高成本难题。     

多通道型高效钯复合膜在超高纯氢气提纯的应用

介绍了在多孔支撑体表面复合更薄的钯层(约5μm)可制备廉价的金属钯复合膜,同传统钯管相比其贵金属用量降低20~40倍,并使透氢量提高一个数量级。采用此自主研发的多通道钯/陶瓷复合膜为核心氢气分离组件,首次完成了30 Nm~3/h超纯氢气分离装置的技术示范,实现了纯度大于99.999999%(8N)超纯氢气的生产,氢气回收率达到91.8%。首次完成了800 Nm~3/h规模超纯氢气纯化装置的应用示范,实现了纯度大于99.9999%(6N)超纯氢气的生产,氢气回收率达到91.2%。该技术明显降低了超纯氢气生产装置投资和生产成本,实现了领先的超纯氢气生产新工艺技术路线。     

氢储存新材料在美国开发成功

美国弗吉尼亚大学的研究人员宣布,他们开发出了可大幅提高氢储存能力的新材料,其储氢量最大可达到自身重量的14％,相当于目前储氢合金材料的2倍,同时,该技术采用在室温下储存氢的方式。氢是一种能源携带者,燃料电池就是以氢气为燃料将化学能转化为电能的发电装置,它是水的电解反应的反向过程,当氢与氧结合时,其产品就是电力、水和热量,并不会排放温室气体,因此,氢被当做替代化石燃料的新型绿色能源。但是,如果要让氢经济梦想成真,科学家们必须提高氢气生产和储存的效率。     

氢敏材料与器件的研究进展

氢气的检测具有重要的学术意义和广阔的应用前景.氢敏传感器发展的关键在于高品质氢敏材料的研制.本文根据氢敏材料工作原理的不同,分别介绍了电化学型、半导体型、热导型和光学型四类氢敏传感器及相应氢敏材料的国内外研究最新进展,着重描述了各类氢敏材料的作用机制和改性途径,并展望了氢敏材料及氢敏传感器的发展方向.     

基于PC104的嵌入式氢气浓度检测系统

氢气被广泛应用于工业生产领域。由于氢气结构特点使其在使用过程容易出现泄露,进而导致燃爆生产事故。本文以嵌入式PC104工业控制总线作为硬件开发平台,配合虚拟仪器软件技术,设计并实现了一个氢气浓度嵌入式检测系统。系统采用TGS821氢气传感器和SHT11温湿度传感器作为前端传感器,在PC104基础上自主研制了FLD-1102模块对传感器输入的电信号进行数据采集,并利用Lab Windows/CVI实现了虚拟仪器软件研发。系统具有便携式特点,能够灵活方便的对现场环境氢气浓度进行实时检测,为安全使用氢气提供了保障。     

紫外辐照增强TiO_2纳米棒阵列薄膜氢气传感器性能研究

氢气传感器的研究对于未来绿色环保氢能源经济的发展有重要意义,提高氢气传感器在室温下对H_2响应的灵敏度是降低传感器成本、提升器件稳定性、拓展传感器应用领域的关键。基于TiO_2纳米棒阵列薄膜的H_2传感器具有成本低廉、易于制备、性能稳定等优点,前期研究已经实现器件的室温稳定工作,使用UV辐照TiO_2纳米棒阵列薄膜,采用XPS分析辐照前后薄膜表面的化学状态,研究了UV辐照对薄膜氢气敏感性能的影响。结果表明,UV辐照可以减少传感器表面污染,增加TiO_2纳米棒阵列薄膜表面氧空位,显著提高传感器对H_2的灵敏度。     

SnO2修饰MoS2薄膜的n-p可调室温氢气响应及其原位SKPM研究(英文)

研发高性能氢气传感器对氢能及相关产业发展具有重要意义.2D-MoS₂纳米材料在构建快速可靠的室温氢气传感器方面优势显著,但灵敏度和选择性较差.本文报导了具有n-p可调型氢敏响应行为的SnO₂修饰MoS₂薄膜,其原位SKPM研究表明SnO₂(0.38 eV)和MoS₂(0.26 eV)在氢敏响应中会出现不同的表面电势变化,使其界面势垒随SnO₂覆盖率的增加而改变,从而使界面效应对体系n型氢敏响应的积极贡献转变为负面补偿.当SnO₂覆盖率为6.4%时,传感器具有增敏、提速且选择性好的n型氢敏响应,当其提高至95.6%时呈现p型响应.这种随结构n-p可调的氢敏响应既能用于传感层的敏感性能调节,还可为MoS₂基二维材料的气敏响应类型调控提供简单易行、成本低廉的方法.     

日本推动研发燃料电池船舶,拟全面构建氢能源社会

<正>在日本环境省支持下,多家日企开始共同研发利用氢能源驱动的燃料电池船舶,其中户田建设负责船舶整体研发管理,雅马哈发动机负责提供船身,Flatfield负责燃料电池相关零件的开发和采购,岩谷产业负责提供储氢相关技术。该船设计排水量约为10t,将充填相当于燃料电池车(FCV)2倍的氢气,续     

氢气浓度在线测量技术的研究

氢气浓度在线实时监测在工业现场一直是比较困难的，本文介绍了一种基于单片机的氢气浓度在线实时监测系统，该系统解决了氢冷发电机组的氢气浓度在线实时监测的问题，提高了生产效率，并且还能够同时测量氢泄漏、氢温度、氢湿度等多种参数。     

氢能源氢气传感器可靠性试验研究

氢能源氢气传感器主要包括催化燃烧式和半导体式。半导体式具有低功耗、高灵敏度、更安全的特点，但可靠性有待提高。本文对半导体薄膜型氢气传感器进行乙醇和乙酸的抗干扰试验，并对其在抗干扰气体方面的可靠性进行评价。     

应用市场

<正>中科院大化所超纯氢气纯化技术示范获成功7月7日,由中科院大连化物所研发的高性能金属钯复合膜材料,在超纯氢气纯化技术示范上获得成功,示范规模为30m3/h氢气。该项目用纯度为99.99956%的氢气作为原料,其中含杂质氮气3.81 ppm,杂质二氧化碳0.60 ppm,在保持91.8%氢气回收率条件下,产品氢气纯度达到99.9999996%,其中氮气含量为4.3 ppb,未检出二氧化碳。超纯氢气广泛应用于电子信息、半导体、LED、多晶硅光伏发电等战略性新兴产业。本技术示范是国家863膜专项的课题"超纯氢气分离膜材料及规模化制备技术"的主要研究任务。(源自:科学网)     

加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划

正2013年,为贯彻落实《"十二五"国家战略性新兴产业发展规划》和《工业转型升级规划(2011-2015年)》,增强传感器及智能化仪器仪表产业的创新能力和国际竞争力,推动传感器及智能化仪器仪表产业创新、持续、协调发展,工业和信息化部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》。     

氢燃料电池催化剂成本降低八成

<正>德国柏林工业大学研究人员和来自美国的学者合作,共同研发出一种新型铂合金,这种新型催化剂可节约大量的贵金属铂,使氢燃料电池的化学反应成本降低80%,这项