德國UST氫氣檢測儀檢測原理

鈀、鎳、鉑及其合成物，常被用作制造氫氣傳感器的活性材料。具體來說，這些活性元素，可被看作可與氫元素發(fā)生反應(yīng)的催化材料，且氫元素能與這些元素相容，還可溶于該元素。目前，作為為活性元素，鈀、鉑、鎳元素在氫傳感器中得以廣泛應(yīng)用。
這些活性材料在吸收了氫分子之后，會改變其本身的物理參數(shù)。例如，在金屬氧化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的電容式氫氣傳感器中，氫原子在金屬柵中擴散，并在鈀氧化物表面上形成了一個偶極層，該偶極層導(dǎo)致了活性元素的功函數(shù)的改變。

氫氣是取代石化燃料的潛力替代能源之一，然而具備高度易燃性，因此如果要發(fā)展氫能源經(jīng)濟，能偵測氫氣的傳感器*。然而到目前為止，氫氣傳感器的大挑戰(zhàn)在于需要較高的溫度才能起作用，而且敏感度較低、反應(yīng)時間也較緩慢。

    而來自荷蘭的臺夫特理工大學(xué)（Delft University of Technology，TU Delft）研究人員宣稱，他們已經(jīng)克服上述挑戰(zhàn)，開發(fā)了一種以三氧化鎢（ungsten trioxide，WO3）薄層制作的新型傳感器，結(jié)合了高電阻以及利用鉑金催化劑感測氫氣的能力，可以在接近室溫下感測到1pppm的氫氣濃度，而且當(dāng)氫氣濃度超過100pppm時，反應(yīng)時間不到1秒。

據(jù)了解，研究人員首先是利用名為脈沖雷射沉積的方法制作三氧化鎢薄層，如此能在一片基板上一層層單獨沉積該種材料層。利用這種方法，研究人員制作出厚度僅9奈米的三氧化鎢薄層。

然后研究人員將鉑金液滴（droplet）放置在三氧化鎢薄層的上方；鉑金具備一種特性，能扮演將氫分子分離為單個氫原子的催化劑，而研究人員觀察到，那些原子能進入三氧化鎢的晶格，并將之緩慢由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘佟?/p>

研究人員的實驗將三氧化鎢薄膜暴露于不同的環(huán)境條件中，包括正?？諝?，混合了氫氣的環(huán)境，還有真空；而實驗結(jié)果可以看出，其電阻與樣本顏色會在暴露于氫氣時改變，但在正常空氣中又會恢復(fù)初始狀態(tài)。

TU Delft開發(fā)的新型氫氣傳感器與其他同類傳感器大的不同，就在于能在室溫下使用。因為該種薄膜能與目前的半導(dǎo)體技術(shù)兼容，新型氫氣傳感器具備大量生產(chǎn)的潛力。