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日本特殊陶業(yè)的氫傳感器
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/1/25

  日本特殊陶業(yè)開發(fā)出了不使用催化劑,即可檢測出燃料電池車(FCV)的氫燃料罐和燃料電池(FC)單元是否發(fā)生氫氣泄漏的傳感器。其特點是利用氫氣的高導(dǎo)熱率,能夠高精度進行檢測。而且耐久性優(yōu)良。


  為確保安全,F(xiàn)CV必須義務(wù)配備檢測氫氣泄漏的傳感器。具有代表性的是“催化劑燃燒方式”的傳感器,它利用了氫氣接觸到傳感器內(nèi)的氧化催化劑之后,與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)(催化劑燃燒)并且發(fā)熱的原理。通過燃燒引發(fā)的升溫,檢測氫氣泄漏。豐田的“MIRAI”就配備了這種傳感器。


  利用MEMS元件提高耐久性


  而日本特殊陶業(yè)的氫傳感器,利用的是氫氣的高導(dǎo)熱率來進行檢測的“熱傳導(dǎo)方式”。使用了“MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)元件”。在Si(硅)基板上集成了微加熱器和溫度傳感器



  圖1


  檢測氫氣泄漏首先要將MEMS元件的溫度設(shè)定在幾百℃。在這個狀態(tài)下,氫氣一旦接觸元件,高導(dǎo)熱率的氫氣將奪走元件的熱量,元件的溫度降低。元件的溫度降低后,使用微加熱器進行加熱,恢復(fù)到設(shè)定的溫度。根據(jù)溫度消耗的電流量,就可檢測出氫氣的泄漏量。


  該傳感器工作的溫度范圍為-30℃~100℃,能高精度檢測出空氣中的氫氣。從空氣中的氫氣濃度為0%和1.0%時的啟動特性來看,從通入空氣開始計算,1秒內(nèi)即可完成氫氣檢測(圖2)。



  圖2


  另外,從氫氣濃度在0~4.0%之間浮動時傳感器的輸出特性來看,可以得到與氫氣濃度成正比的線性輸出。該公司的工作人員表示,“啟動特性和輸出特性都優(yōu)于以往的傳感器。因為不使用催化劑,所以還具有良好的耐久性”。目前傳感器的成本還比較高,該公司將爭取在投入量產(chǎn)的時候,使成本降低到與以往產(chǎn)品相同的水準。


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