[发明专利]传感器层系统前体、可由其制造的传感器层系统以及使用该传感器层系统的氢传感器元件和相应的制造方法

权利要求书

1.一种传感器层系统前体(48)，其被配置用于形成传感器层系统(26)，所述传感器层系统(26)被配置用于吸收氢，所述传感器层系统前体(48)包括由感测层前体材料制成的感测层前体(42)，所述感测层前体材料包括：

-20重量％至90重量％的钯或钯合金，优选单相钯合金，所述钯合金由钯和至少一种选自VIIIB族的钯合金配体组成，其中钯的物质含量分数至少为85％，相对于所述钯合金的物质总量，所述钯合金中所含的所有钯合金配体的物质含量分数之和至多为15％；

-10重量％至80重量％的牺牲金属，所述牺牲金属至少与钯一样具有正电性，且每一钯合金配体和/或所述牺牲金属可通过化学过程选择性地转变成可溶性和/或离子形式；

-其余不可避免的杂质；以及

-任选地至多并包括30重量％的孔隙填料前体金属，其可通过孔隙填料反应组分转化成孔隙填料。

2.根据权利要求1所述的传感器层系统前体(48)，其中每个钯合金配体选自包括金、铱、铜、镍、铂、铑、钌和银的组。

3.根据权利要求1或2所述的传感器层系统前体(48)，其中所述感测层前体材料(42)的牺牲金属选自包括铝、钴、铁、锂、锌和碱土金属，优选钙或镁或其混合物，以及铜、镍和银的组，其中，在不选择铜、镍和银作为钯合金配体的情况下，则仅选择铜、镍和银。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器层系统前体(48)，其中所述孔隙填料前体金属选自包括锌和铜的组。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器层系统前体(48)，进一步包括覆盖金属层前体(38，44)，所述覆盖金属层前体(38，44)施加到所述感测层前体(10)的至少一侧，并且由覆盖金属层前体材料制成，所述覆盖金属层前体材料包括：

-至少40重量％的银、金或由银、金和不可避免的杂质组成的银-金合金；

-10重量％至60重量％的牺牲金属，所述牺牲金属至少与所述覆盖金属层前体材料的其它组分的电正性相同，和/或所述牺牲金属可通过化学过程选择性地转变成可溶性和/或离子形式；

-其余不可避免的杂质；以及

-任选地至多并包括50重量％的钯；

-任选地至多并包括27％孔隙填料前体金属，其可通过孔隙填料反应组分转变成孔隙填料。

6.一种用于氢传感器元件(20)的传感器层系统(26)，其被配置为感测流体中的氢(优选地为非结合的氢)浓度，所述传感器层系统(26)被配置为吸收氢，所述传感器层系统(26)可由根据前述权利要求中任一项所述的传感器层系统前体(48)通过选择性地去除牺牲金属优选地从所述感测层前体制造；使得所述传感器层系统(26)包括由所述感测层前体(42)产生的多孔感测层(43)。

7.根据权利要求6所述的传感器层系统(26)，还包括覆盖金属层(39，45)，所述覆盖金属层(39，45)可通过选择性地从所述覆盖金属层前体(38，44)去除牺牲金属来制造，使得所述覆盖金属层(39，45)产生在所述感测层(43)的至少一侧上。

8.根据权利要求6或7所述的传感器层系统(26)，其中所述感测层(43)具有至少部分地包括孔隙填料材料(56)的多个孔(52)，所述孔隙填料材料选自包括锌、铜、纳米多孔材料、MOF、氧化铜、掺铜磷酸钙羟磷灰石、氧化铈、氧化镨、铁、金纳米颗粒、过渡金属、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物、锰、氧化铈、氧化镨或掺铜磷灰石和磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐(优选过渡金属或稀土金属)的组。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的传感器层系统(26)，其中所述感测层(43)的层厚度为50nm至500nm，优选50nm至400nm，优选200nm至400nm，优选200nm至300nm。