[发明专利]用于测量溶解在液体中的氢气浓度的氢传感器元件以及使用氢传感器元件测量氢气浓度的方法

说明书

本发明使包括气体分离膜的外壳耦接至能够检测氢气浓度的传感器单元，从而使得液体无法渗透外壳内的封闭空间并且仅溶解在液体中的氢气能够通过气体分离膜渗透封闭空间，并且使这种氢传感器元件可拆卸地耦接至保持液体的容器的开口。因此，本发明能够以简单方式测量溶解的氢气浓度。

技术领域

本发明涉及一种用于测量溶解在液体中的氢气浓度的氢传感器装置以及使用该氢传感器装置测量溶解在液体中的氢气浓度的方法。

背景技术

存在通过测量溶解在液体中的气体浓度来测量特性或特性变化的情形。例如，随着车辆的发动机油和在变压器或各种机械设备中使用的油恶化，氢气的浓度增大，并且因此，当测量油中的氢气浓度时，可以感测油是否恶化。实际上，已报道在变压器的情况中，当产生1000ppm或更多的溶解氢气时，存在爆炸的风险。

为了测量溶解在液体中溶解的氢气的浓度，可以使用包括光学法、粘性测量法和电化学法、气相色谱法、气体分离法等方法，但是这些方法不是能够实时测量待测量的液体的状态的方法，并且因此，当需要实时确定油是否当场恶化时，例如，这些方法不能是适用于确定油是否恶化的应用的方法等。此外，在此方法中，测量设备和测量过程很复杂并且此外，存在许多问题，包括需要在长期测量时间中的方法并且需要高价设备等。

因此，需要能够通过简单地实时测量液体以及油中溶解的氢气的浓度来感测油是否恶化的设备和方法。

发明内容

技术问题

本发明设法解决这个问题，并且本发明的目的是提供一种氢传感器装置，该氢传感器装置能够在没有高价复杂设备的情况下实时地简单测量溶解在液体中的氢气浓度。

另外，本发明的另一个目的是提供一种氢传感器装置，该氢传感器装置防止氢传感器，特别是氢传感器的感测电极由于暴露于液体中而劣化。

此外，本发明的又另一个目的是提供一种氢传感器装置，该氢传感器装置能够在测量溶解的氢气浓度时使测量精度受除氢气之外的其他气体的影响最小。

此外，本发明的再又另一个目的是提供一种氢传感器装置和用于测量氢气浓度的方法，该氢传感器装置能够确保测量的精度和可再现性并且允许用户甚至从远距离知道测量结果。

技术方案

为了实现该目的，根据本发明的一方面，用于测量溶解在液体中的氢气浓度的氢传感器装置包括：传感器单元，其测量氢气浓度；以及外壳，其连接至所述传感器单元，并且包括外壳本体，所述外壳本体具有形成在其至少一部分中的开口部分，所述外壳还包括耦接至所述开口部分以便气体地且液体地密封的气体分离膜，其中，与所述液体和外部空气隔离的密封空间通过所述外壳本体和所述气体分离膜形成在所述外壳中，并且所述气体分离膜使溶解在所述液体中的氢气渗透到所述密封空间中。在这种情况下，所述氢传感器装置可以进一步包括耦接至所述外壳的泵送单元，所述外壳泵送所述密封空间中的氧气到外侧以去除所述氧气。

所述传感器单元可以包括：氧离子导体和氢离子导体的异质组件；感测电极，其形成在所述氢离子导体的表面上；参考电极，其形成在所述氧离子导体的表面上；以及电动势测量单元，其测量所述参考电极与所述感测电极之间的电动势，并且所述感测电极暴露于所述密封空间，所述参考电极与外部空气连通，或者由固定所述参考电极侧的氧气分压的参考物覆盖，并且随着溶解的氢气浓度发生变化，所述电动势也发生变化。可替代地，所述传感器单元可以包括：氢离子导体；感测电极和参考电极，该感测电极和参考电极形成在所述氢离子导体的表面上，以及电动势测量单元，其测量所述参考电极与所述感测电极之间的电动势，并且所述感测电极可以暴露于所述密封空间，参考电极可以由固定所述参考电极侧处的氢分压的参考物覆盖，并且随着溶解的氢气浓度发生变化，所述电动势也可以发生变化。

所述气体分离膜可以是金属膜，并且所述金属膜可以包括钯(Pd)并且具有100μm或更小的厚度。