專利名稱：三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器及采用該傳感器的氫氣濃度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體電解質(zhì)氫氣傳感器及采用該傳感器的氫氣濃度測量方法。
背景技術(shù)：
氫氣被廣泛應(yīng)用于石油化工過程、工農(nóng)業(yè)、電子工業(yè)等領(lǐng)域，如石油化工制氫領(lǐng)域，氨、甲醇和其它化學制品的合成，半導體制作，化學制品的還原及冶金，生物能源等。氫氣是易燃易爆氣體，與空氣混合極易發(fā)生爆炸。氫氣泄露是火災(zāi)爆炸重大危險源，如福島核電站的爆炸就與氫氣泄露直接有關(guān)，為了保障存在氫氣的石油化工生產(chǎn)過程的安全性，必須研究氫氣的辨識方法，快速準確地測定氫氣的濃度，有效地檢測出火災(zāi)爆炸源氫氣的泄露，并發(fā)出控制信息。此外，氫燃料電池汽車的發(fā)展和市場化問題涉及到氫氣的儲存、氫氣的運輸、氫氣量的計量等方面的問題，這些都離不開氫氣濃度的精確測量。在軍事上，氫燃料已經(jīng)成為理想、高效、清潔的環(huán)保能源廣泛應(yīng)用在核潛艇、導彈、火箭的推進劑和航天飛機上，我國921載人航天工程把連續(xù)顯示0-2%氫氣濃度列為研究課題。市場應(yīng)用的氫氣傳感器還存在諸多技術(shù)問題，如半導體型氫氣傳感器需要在高溫條件下加熱、功耗大，容易引起爆炸，且只能定性檢測，無法實現(xiàn)濃度的精確測量；催化燃燒型氫氣傳感器也是一種高溫工作的熱式元件，其缺點是易中毒，功耗大，穩(wěn)定性不好；電化學型氫氣傳感器不需加熱工作，但工作溫度范圍較窄，電解液易干涸，壽命短；光學型氫氣傳感器是氫敏材料涂到光學器件上，這種傳感器經(jīng)多次循環(huán)后易出現(xiàn)脫層、起泡現(xiàn)象，因而使用受限?？傊谀壳皩嶋H應(yīng)用中的氫氣傳感器存在問題，開發(fā)固體電解質(zhì)氫氣傳感器無論在科學研究領(lǐng)域還是在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都將有著及其重要的意義。但現(xiàn)有的固體電解質(zhì)傳感器是通過輸出電動勢反演氫氣濃度，這種方法受溫度擾動影響較大，氫氣傳感器的檢測精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的固體電解質(zhì)氫氣傳感器的氫氣濃度的檢測精度低的問題，從而提供一種三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器及采用該傳感器的氫氣濃度測量方法。三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，它包括固體電解質(zhì)基板，它還包括一號測量電極、 二號測量電極和參比電極，所述一號測量電極的一端、二號測量電極的一端和參比電極的一端均固定在固體電解質(zhì)基板的上端面，且所述一號測量電極、二號測量電極和參比電極均與固體電解質(zhì)基板的上端面垂直；一號測量電極、二號測量電極和參比電極相互平行，且一號測量電極、二號測量電極和參比電極中任意兩者之間的距離相等。一號測量電極為鉬電極；二號測量電極為鎳電極；參比電極為鎢電極；固體電解質(zhì)基板為磷鎢酸。采用上述三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器的氫氣濃度測量方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器置于帶有待測氫氣的環(huán)境中；步驟二、采用電動式檢測儀測量一號測量電極與參比電極之間的電動勢E1，采用電動式檢測儀測量二號測量電極與參比電極之間的電動勢氏，所述兩個電動勢可以采用下述公式表示
權(quán)利要求
1.三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，它包括固體電解質(zhì)基板G)，其特征是它還包括一號測量電極(1)、二號測量電極(2)和參比電極(3)，所述一號測量電極(1)的一端、二號測量電極O)的一端和參比電極(3)的一端均固定在固體電解質(zhì)基板的上端面，且所述一號測量電極(1)、二號測量電極( 和參比電極C3)均與固體電解質(zhì)基板(4)的上端面垂直；一號測量電極(1)、二號測量電極( 和參比電極C3)相互平行，且一號測量電極(1)、 二號測量電極( 和參比電極(3)中任意兩者之間的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，其特征在于一號測量電極(1)為鉬電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，其特征在于二號測量電極(2)為鎳電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，其特征在于參比電極(3)為鎢電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器，其特征在于固體電解質(zhì)基板(4)為磷鎢酸。
6.采用權(quán)利要求1所述的三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器的氫氣濃度測量方法，其特征是它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器置于帶有待測氫氣的環(huán)境中； 步驟二、采用電動式檢測儀測量一號測量電極(1)與參比電極C3)之間的電動勢E1，采用電動式檢測儀測量二號測量電極( 與參比電極C3)之間的電動勢氏，所述兩個電動勢可以采用下述公式表示
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述氫氣濃度測量方法，其特征在于在對輸入層激活函數(shù)的權(quán)重系數(shù)Wm ；隱層激活函數(shù)的權(quán)重系數(shù)Vm ；隱層偏差blm和輸出層偏差I(lǐng)d2的訓練結(jié)果，是由誤差e 的值決定的，具體為 根據(jù)公式
全文摘要
三電極固體電解質(zhì)氫氣傳感器及采用該傳感器的氫氣濃度測量方法，涉及一種固體電解質(zhì)氫氣傳感器及采用該傳感器的氫氣濃度測量方法。它解決了現(xiàn)有的固體電解質(zhì)氫氣傳感器的氫氣濃度的檢測精度低的問題。其裝置相互平行且相鄰等距的一號測量電極、二號測量電極和參比電極均垂直固體在電解質(zhì)基板的上端面上。其方法通過測量一號測量電極與參比電極之間的電動勢E1和二號測量電極與參比電極之間的電動勢E2，計算電動勢比值因子R，進而計算獲得氫氣濃度。本發(fā)明適用于檢測氫氣濃度。
文檔編號G01N27/417GK102520049SQ201110335970
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉永慧, 張巖, 楊春玲, 鄭應(yīng)榮, 鄭月順 申請人:哈爾濱工業(yè)大學