專利名稱：一種利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣傳感器是一種可廣泛應(yīng)用于電子信息技術(shù)領(lǐng)域的新型氫氣傳感 器.
背景技術(shù)：
開發(fā)生產(chǎn)利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣電子傳感器，該傳感器利用氫質(zhì)子交換的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 氫的感應(yīng)，是一種新型的氫氣電子傳感器。該產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單，復(fù)位迅速，體積小。而且對(duì)外界 溫度和濕度的適應(yīng)范圍寬，是現(xiàn)在和未來應(yīng)用廣泛的電子產(chǎn)品。為了達(dá)到無污染，無排放，高 效率和再生資源利用的目的，人類未來使用氫能源已是必然。該產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)對(duì)未來氫能應(yīng) 用，節(jié)約能源具有積極的貢獻(xiàn)。
本發(fā)明涉及一種新型氫氣電子傳感器，用以檢測(cè)和監(jiān)測(cè)氫氣，是一種簡(jiǎn)便安全可用性高的 環(huán)保產(chǎn)品。特別是滿足對(duì)氫氣使用有要求的市場(chǎng)的需求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于該傳感器制備過程和使用過程均我污染.且對(duì)外界介質(zhì) 感應(yīng)單一，環(huán)境溫度和濕度適應(yīng)性廣.溫度范圍可由室溫至110攝氏度，濕度適應(yīng)范圍可由
30%到100%相對(duì)濕度.

發(fā)明內(nèi)容
該發(fā)明涉及一種利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣傳感器。氫氣的工業(yè)化應(yīng)用目前已經(jīng)極其廣泛. 由于氫氣的易爆特性，在使用中對(duì)其檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的必要性顯得尤其突出.而在生產(chǎn)和使用中 對(duì)氫的定量分析和數(shù)據(jù)采集更是具有普遍的需求.特別是在近年來對(duì)氫能的開發(fā)利用的普及 和迫切，對(duì)氫氣的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)更顯得必要.本發(fā)明提到的氫氣電子傳感器將為這一需求提供 一種新型的產(chǎn)品.
該技術(shù)所涉及的具體的電化學(xué)反應(yīng)過程為
H2 — 2H+ + 2e— .................. (A)
02 — 0_2 - 2e— .................. (B)
2H+ + 0_2 — H20 .................. (C)
在質(zhì)子交換膜兩側(cè)加各以一層具有可以承載催化劑同時(shí)又能釋放氣體的催化反應(yīng)腔體. 一側(cè)持密閉并設(shè)有可以開起的艙門，另一側(cè)保持于檢測(cè)環(huán)境接觸.當(dāng)外界環(huán)境中的氫濃度增 加時(shí)，保持與檢測(cè)氣體接觸的一側(cè)將發(fā)生上面反應(yīng)式A的反應(yīng)，同時(shí)在密閉的一側(cè)將發(fā)生反 應(yīng)式B的反應(yīng).同時(shí)，反應(yīng)生成的氫質(zhì)子將穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)另一側(cè)與氧離子結(jié)合發(fā)生上 面反應(yīng)式C的反應(yīng)而生成水.這一過程中反應(yīng)界面的兩側(cè)形成一個(gè)依賴于氫濃度的電壓，這 一電壓值一般在100mv - 700mv之間.通過檢測(cè)這一電壓的變化可以測(cè)量外界氫的含量或濃 度.
本發(fā)明的意義在于實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的單一，簡(jiǎn)便，直接的監(jiān)測(cè)和檢測(cè).為氫氣的安全合理使用和開 發(fā)氫能源提供了一種新的傳感器.


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明 圖l是本發(fā)明的整體構(gòu)造圖
圖2是本發(fā)明的外殼(頂部外殼)，感應(yīng)電極與封閉艙(底部外殼)的裝配構(gòu)造圖
圖中1,2:感應(yīng)電極正負(fù)極引線；3:封閉艙底(密封)；4:頂部外殼的側(cè)壁；5:封閉艙頂部 密封環(huán)；6:外部環(huán)境感應(yīng)艙；7:與外殼一體的頂部外殼環(huán)型密封圈；8:頂部外殼上的井字 窗口； 9:感應(yīng)電極；10:空氣(氧氣)封閉蒼
圖2是圖1的裝配示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將圖1中的感應(yīng)電極，底部艙體依此與頂部 外殼相壓接.在感應(yīng)電極與頂部外殼的井字窗口留有幾個(gè)毫米的距離.在封閉艙的頂部密封 環(huán)處有橡膠密封圈保證封閉艙的與外界隔離.封閉艙與頂部外殼的連接采用鑲嵌式或絲筘. 當(dāng)外部檢測(cè)環(huán)境的氫氣含量超過一定濃度時(shí)，透過井字窗口接觸到感應(yīng)電極的氫氣經(jīng)過感應(yīng) 電極的表面的擴(kuò)散層與催化劑接觸，釋放出電子，氫質(zhì)子透過電極與密閉艙一側(cè)相接觸.封 閉艙內(nèi)的空氣中的氧氣在催化劑作用下與氫質(zhì)子反應(yīng)獲取兩個(gè)電子形成水.這一過程中感應(yīng) 電極的兩側(cè)產(chǎn)生電壓.經(jīng)過連接在內(nèi)外殼的電極引線向外電路提供一個(gè)感應(yīng)信號(hào)以達(dá)到對(duì)氫 氣感應(yīng)的效果.由于封閉艙內(nèi)的氧氣每次反應(yīng)后即減少，因此，每次感應(yīng)信號(hào)發(fā)出一段時(shí)間 后，可以將其取下再安裝上，補(bǔ)充氧氣.這一過程既簡(jiǎn)單方便的復(fù)位過程.
權(quán)利要求
1、 一種利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣傳感器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中的傳感器，其特征是包括利用質(zhì)子交換膜,氣體擴(kuò)散層和催化劑為 主要材料制成的固體感應(yīng)電極，封閉氣體艙，引線，外殼。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣傳感器，其特征是感應(yīng)電極的信號(hào)輸出形式為電壓信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣傳感器，其特征是在工作過程中感應(yīng)電極只有一側(cè)與外界 接觸.另外一側(cè)始終處于與外界隔離狀態(tài)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣傳感器，其特征是封閉艙與兩只引線的一只相接，封閉倉 構(gòu)成傳感器的外殼的底部。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣傳感器，其特征是引線的一只與傳感器的頂部外殼相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉艙，其特征是:封閉艙與頂部外殼的連接是鑲嵌式或螺紋式。
全文摘要
一種利用質(zhì)子交換技術(shù)的氫氣傳感器。該傳感器質(zhì)子交換膜電極應(yīng)用于傳感器，利用電極在氫氣存在時(shí)產(chǎn)生的質(zhì)子交換過程所形成的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的感應(yīng)。在本發(fā)明中，采用單一感應(yīng)電極，電極與引線采用機(jī)械壓接的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。該傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)氫氣的單一響應(yīng)。
文檔編號(hào)G01N27/407GK101363814SQ20071013852
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者趙志剛 申請(qǐng)人:趙志剛