[发明专利]一种利用质子交换技术的氢气传感器

说明书

所属技术领域

一种利用质子交换技术的氢气传感器是一种可广泛应用于电子信息技术领域的新型氢气传感器.

背景技术

开发生产利用质子交换技术的氢气电子传感器，该传感器利用氢质子交换的技术，实现对氢的感应，是一种新型的氢气电子传感器。该产品使用简单，复位迅速，体积小。而且对外界温度和湿度的适应范围宽，是现在和未来应用广泛的电子产品。为了达到无污染，无排放，高效率和再生资源利用的目的，人类未来使用氢能源已是必然。该产品的开发生产对未来氢能应用，节约能源具有积极的贡献。

本发明涉及一种新型氢气电子传感器，用以检测和监测氢气，是一种简便安全可用性高的环保产品。特别是满足对氢气使用有要求的市场的需求。

本发明的优点和积极效果在于：该传感器制备过程和使用过程均我污染.且对外界介质感应单一，环境温度和湿度适应性广.温度范围可由室温至110摄氏度，湿度适应范围可由30％到100％相对湿度.

发明内容

该发明涉及一种利用质子交换技术的氢气传感器。氢气的工业化应用目前已经极其广泛.由于氢气的易爆特性，在使用中对其检测和监测的必要性显得尤其突出.而在生产和使用中对氢的定量分析和数据采集更是具有普遍的需求.特别是在近年来对氢能的开发利用的普及和迫切，对氢气的检测和监测更显得必要.本发明提到的氢气电子传感器将为这一需求提供一种新型的产品.

该技术所涉及的具体的电化学反应过程为：

H₂→2H⁺+2e^-..................(A)

O₂→O^-2-2e^-..................(B)

2H⁺+O^-2→H₂O..................(C)

在质子交换膜两侧加各以一层具有可以承载催化剂同时又能释放气体的催化反应腔体.一侧持密闭并设有可以开起的舱门，另一侧保持于检测环境接触.当外界环境中的氢浓度增加时，保持与检测气体接触的一侧将发生上面反应式A的反应，同时在密闭的一侧将发生反应式B的反应.同时，反应生成的氢质子将穿过质子交换膜到达另一侧与氧离子结合发生上面反应式C的反应而生成水.这一过程中反应界面的两侧形成一个依赖于氢浓度的电压，这一电压值一般在100mv-700mv之间.通过检测这一电压的变化可以测量外界氢的含量或浓度.

本发明的意义在于实现对氢气的单一，简便，直接的监测和检测.为氢气的安全合理使用和开发氢能源提供了一种新的传感器.

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1是本发明的整体构造图

图2是本发明的外壳(顶部外壳)，感应电极与封闭舱(底部外壳)的装配构造图

图中1，2：感应电极正负极引线；3：封闭舱底(密封)；4：顶部外壳的侧壁；5：封闭舱顶部密封环；6：外部环境感应舱；7：与外壳一体的顶部外壳环型密封圈；8：顶部外壳上的井字窗口；9：感应电极；10：空气(氧气)封闭苍

图2是图1的装配示意图。

具体实施方式

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：将图1中的感应电极，底部舱体依此与顶部外壳相压接.在感应电极与顶部外壳的井字窗口留有几个毫米的距离.在封闭舱的顶部密封环处有橡胶密封圈保证封闭舱的与外界隔离.封闭舱与顶部外壳的连接采用镶嵌式或丝筘.当外部检测环境的氢气含量超过一定浓度时，透过井字窗口接触到感应电极的氢气经过感应电极的表面的扩散层与催化剂接触，释放出电子，氢质子透过电极与密闭舱一侧相接触.封闭舱内的空气中的氧气在催化剂作用下与氢质子反应获取两个电子形成水.这一过程中感应电极的两侧产生电压.经过连接在内外壳的电极引线向外电路提供一个感应信号以达到对氢气感应的效果.由于封闭舱内的氧气每次反应后即减少，因此，每次感应信号发出一段时间后，可以将其取下再安装上，补充氧气.这一过程既简单方便的复位过程.