[实用新型]氢气传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种氢气传感器。

背景技术

随着社会的进步和人们生活水平的提高，汽车在人们的日常生产和生活中扮演着越来越重要的角色。传统汽车都是以石油作为动力能源，石油燃烧后以CO、CO₂、NO、NO₂、SO₂、粉尘颗粒物等作为终产物排放到大气中。随着汽车保有量的逐年增加，世界各国的能源危机和大气污染越来越严重，据统计大气污染50％都是由汽车排放的尾气引起的。虽然各国都在采用限行，收取拥堵费等一系列的措施来改善由汽车尾气引起的大气污染，但是根本解决之道还是在汽车本身，只有解决汽车排放的问题才能根治大气污染。所以世界各国都在大力推广新能源汽车，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

目前的新能源汽车主要包括燃料电池车以及电动汽车。燃料电池车是以纯氢气为能源，结合燃料电池的动力性能开发出发的新能源汽车；电动汽车是指以蓄电池为动力行驶的用电机驱动的汽车。二者的工作原理虽然不同，但是都是零排放，适合于大力推广。新能源汽车有别于传统汽车，不光体现在动力源、技术、排放物等方面，在汽车制造过程中也有一些细节需要注意，比如燃料电池车使用纯氢气作为燃料，在车内有储氢罐，这就对储氢罐以及管路的密封性提出了要求，一旦发生泄漏后果不堪设想。目前的电动汽车普遍采用锂离子电池作为动力源，锂电在过冲或短路时电池内部物质发生分解会产生氢气，同时作为电池温度管理主要手段的冷却液在充电电压达到一定等级时也会发生分解产生氢气。

氢气是一种无色、无味、无毒、易燃易爆的气体，当空气中的氢气含量达到4％时就会发生爆炸。氢气由于无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，具有巨大的危险性。所以在新能源汽车上需要安装氢气监测单元，以达到实时在线检测氢气泄漏或生成情况，为人车安全保驾护航。

结合汽车这个特殊的应用场景，要求所使用的氢气传感器具有响应迅速，选择性好，稳定性高，检测范围宽，使用寿命长，抗冲击及震动能力强等特点。

目前常用的氢气传感器有电化学式氢气传感器、燃料电池式氢气传感器、催化燃烧式氢气传感器和半导体式氢气传感器。上述氢气传感器各有其不适合在汽车行业应用的缺点：

催化燃烧式传感器和半导体式传感器属广谱型传感器，对很多气体都有选择性，当检测环境中存在燃油汽车排放的尾气时会极大的干扰氢气的检测；另外该类传感器适合于高浓度氢气的检测，无法实现早期预警的作用；第三这类传感器抗震性能差，在汽车遮阳存在强震动的场合应用时会出现性能衰减甚至是失灵的现象。

燃料电池式氢气传感器属无源器件，需自动触发氢气和氧气在其上的反应，相应时间长，其达到80％跃迁所需要的时间有10分钟之久，完全无法应用于安全监测领域。

电化学式氢气传感器采用定电位电解法来进行氢气检测，由工作电极、对电极、参比电极及电解质组成，并且通过气体隔离膜与外界环境相隔离。电化学氢气传感器由于采用液体电解质并且其所使用的气体隔离膜为多孔材料，所以电解质中的水分会频繁与大气环境进行交换，从而出现易受环境变化影响，使用寿命短，抗震能力差等缺陷；由于其没有预留氧气供应通道，在测量的氢气含量较高时会出现因为缺氧而导致的传感器失灵的问题；第三电化学氢气传感器中由于采用了广谱型催化剂，对环境中大多数气体都有响应，无法实现氢气的选择性检测。

综上所述，由于目前的氢气传感器存在着各种各样的问题，因此需要开发一种适合于新能源汽车车内氢气检测的传感器，解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的氢气传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种氢气传感器，包括壳体、调节所述壳体内部湿度的水分管理单元、气体检测单元、化学过滤层以及无孔的防水透气膜；所述水分管理单元、气体检测单元、化学过滤层以及防水透气膜依次设置在所述壳体内；所述壳体内设有贯穿所述壳体以供氧气进入其中的的氧气通道，所述壳体上设有贯通其内部的进气孔，所述防水透气膜于所述壳体内覆盖在所述进气孔一侧。

优选地，所述水分管理单元包括包括内装有水分以形成浓缩湿度的容置室、以及密封在所述容置室开口上的气体隔离膜。

优选地，所述气体检测单元包括电解质体、设置在所述电解质体上的工作电极、对电极和参比电极；