鈀鎳合金原理氫氣傳感器

鈀鎳合金氫氣傳感器是一種專門用于檢測氫氣濃度的傳感器，其原理主要基于鈀鎳合金對(duì)氫氣的特殊吸附性能和電學(xué)性能的變化。固態(tài)鈀鎳合金氫氣傳感器包含了鈀合金電阻、鎳薄膜電阻和金薄膜電阻，其中鈀合金薄膜電阻用于氫氣檢測，鎳薄膜電阻用于芯片測溫，金薄膜電阻用于芯片加熱。下面將詳細(xì)介紹鈀鎳合金氫氣傳感器的原理和工作過程。

鈀鎳合金是一種具有優(yōu)異氫氣吸附性能的金屬材料。在鈀鎳合金中，鈀(Pd)原子對(duì)氫氣的吸附能力非常強(qiáng)，而鎳(Ni)原子則起到調(diào)節(jié)鈀原子間距和增強(qiáng)合金機(jī)械強(qiáng)度的作用。當(dāng)鈀鎳合金暴露在含有氫氣的環(huán)境中時(shí)，氫氣分子會(huì)被吸附到鈀原子表面，并與之形成鈀-氫(Pd-H)化合物。這個(gè)過程中，氫氣分子分解成氫原子，并進(jìn)入鈀鎳合金的晶格間隙中，導(dǎo)致合金的體積發(fā)生微小膨脹。

隨著氫氣濃度的增加，鈀鎳合金中的氫原子數(shù)量也會(huì)增加，進(jìn)而改變合金的電學(xué)性能。具體來說，氫原子的引入會(huì)影響鈀鎳合金中自由電子的濃度和遷移率，從而導(dǎo)致合金的電阻率發(fā)生變化。這種電阻率的變化與氫氣濃度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，因此可以通過測量鈀鎳合金的電阻率來推斷出氫氣的濃度。

為了實(shí)現(xiàn)氫氣濃度的準(zhǔn)確測量，鈀鎳合金氫氣傳感器通常采用薄膜技術(shù)和微電子加工技術(shù)相結(jié)合的方式。首先，在傳感器基底上沉積一層鈀鎳合金薄膜，該薄膜具有優(yōu)異的氫氣吸附性能和電學(xué)性能。然后，在薄膜表面制作電極和引線，以便與外部測量電路連接。在工作過程中，當(dāng)氫氣分子通過傳感器薄膜時(shí)，它們會(huì)被鈀鎳合金吸附并分解成氫原子。隨著氫原子數(shù)量的增加，鈀鎳合金薄膜的電阻率發(fā)生變化。這個(gè)變化會(huì)被外部測量電路捕捉到，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行輸出。通過對(duì)電信號(hào)的處理和分析，可以得到氫氣濃度的準(zhǔn)確值。

鈀鎳合金原理氫氣傳感器優(yōu)點(diǎn)：

• 傳感器可實(shí)現(xiàn) ppm 級(jí)到 99.9%純氫測量；
• 基于氫氣分壓的檢測技術(shù)，因此，傳感器工作不需要 O2，可在空氣、N2、惰性氣體（He 等）等不同背景氣體下工作； 無交叉響應(yīng)，包括：CxHy，CO，H2S，乙醇等各種可燃?xì)怏w； 檢測精度不受濕度影響；
• 可滿足各種惡劣工況，傳感器芯片可耐受 γ 射線輻照，輻照 不影響芯片壽命和檢測精度；
• 檢測氣體溫度高可達(dá)80℃，提供高測量精度和快速響應(yīng)；
• 可插入變壓器油中，直接測量油中溶解氫氣，無需油氣分離；

鈀鎳合金原理氫氣傳感器鈀鎳合金原理氫氣傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：

• 氫氣傳感器應(yīng)用領(lǐng)域主要包括電力、核能、石化等工業(yè)及國 防領(lǐng)域。
• 充油電氣設(shè)備油中溶解氫氣濃度
• 氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濃度監(jiān)控
• 發(fā)電站水箱泄漏監(jiān)控
• 石化：催化重整，加氫裂解