随着环境和能源问题的日益突出，氢能源以其零污染、可再生、高能量、零碳排放等优势逐步走入人们的视线。氢燃料电池车不仅解决了污染严重、碳排放量高、燃料不可再生等燃油车面临的问题，还有着媲美于传统燃油车的续航里程。为了缓解环境和能源压力，不少国家开始加紧了氢燃料电池车的研发推进工作。

• 中国对氢燃料电池车的研发推广和传统燃油车的禁售十分重视：2019 年 3 月海南省印发的《海南省清洁能源汽车发展规划》中明确提出了加快统筹部署加氢站网络的布局规划和 2030 年禁售燃油车的规划。

• 在国际上，各国也纷纷公布了相应的规划：德国政府公布预计 2030 年全面禁售燃油车，并计划投资 2.5 亿欧元用于氢燃料电池车的研发推广；挪威计划于 2025 年全面禁售燃油车，并免征新能源车销售税和 25%增值税。氢燃料电池车一时成为各国关注的对象。

在常温常压下，体积浓度为 4.0%~75.6%的氢气遇到明火即会发生爆炸。在氢燃料电池车中，储氢罐与管道的接口、管道与管道的接口以及反应室排水口都有可能发生氢气的泄露，尤其是排水口中随水排出的没有进行反应的氢气，极有可能扩散到氢燃料电池车的内部，虽然氢气的扩散速度是空气的 3.8 倍，随排水口排出的氢气大部分很快的扩散到外界，但是氢燃料电池车内部相对较封闭，出现极少量的氢气即可造成很大的安全隐患。

即使目前氢燃料电池车的普及率并不高，但是依然发生了许多安全性事故。

·2019 年 5 月 23 日，韩国江原道江陵市就发生过一起氢燃料储存罐爆炸事故，该爆炸摧毁了一个足球场大小的建筑，同时导致了 6 人受伤和 2 人死亡；

·2019 年 6 月 10 日凌晨，Nel Hydrogen 公司在挪威首都奥斯陆郊外的一处合营加氢站发生爆炸事故，该公司随后公布了事故调查结果：由于高压储氢罐中某个特定插头装配错误导致的氢气泄漏。

一系列的氢气安全事故让人们“谈氢色变”，氢气安全问题也成为人们关注的对象。

为了防止氢气安全问题的发生，增强人们对氢燃料电池车的信心，加快氢燃料电池汽车的发展，缓解环境和能源的压力，一个高精度的低浓度氢气检测装置对用户与环境安全的重要性具有十分紧要的意义。

氢气传感器相比较于其他的传感器，在很多领域并没有很常见。但是氢气传感器在其特定领域（如氢气浓度测量）也有着很大的应用。氢气传感器是一种检测氢气并产生与氢气浓度成正比的电信号的传感器装置。氢气传感器比传统的氢气检测方法（气相色谱仪、质谱仪）有几种优点，包括成本低、尺寸小、响应快。本文的目的是介绍下目前燃料电池车行业最为看好的氢气检测方式-催化燃烧型氢气传感器，并对其进行简单分析。

催化燃烧型传感器的工作原理是可燃气体与催化传感器表面的氧反应释放热量。利用敏感元件、补偿元件及固定电阻构成电桥，可燃气体催化燃烧所产生的热量传导到被包裹的铂线圈上，使线圈的电阻升高，从而引起传感信号的桥路中电压发生变化且与气体浓度成正比，这一原理可用于检测包括氢气在内的任何可燃气体。

催化燃烧型传感器的历史比较悠久，1923年Jones利用裸铂丝提出了第一个催化燃烧型传感器，并首次用于矿山中的甲烷检测。裸铂丝传感元件结构简单，制作容易，抗毒能力强，但是工作温度较高使得器件升华，使用寿命大大缩小。为了进一步提高催化传感器的性能，1959年Baker利用铂丝圈上涂加载体和催化剂制备催化传感器，首次提出pellistor的概念。这种催化元件，通常采用直径为10～50μm的金属Pt嵌在有耐火材料作为载体的金属Pd催化剂内，随着催化燃烧的进行，温度升高导致Pt金属丝的电阻升高，从而作为信号输出。尽管随后许多科研工作者进行了提高传感性能的研究，但是催化燃烧式传感器的结构和催化原理并没有发生明显改变，一直应用到今天。

随着MEMS技术的发展，科研工作者们主要通过优化传感器件和改进催化剂的制备和修饰技术来提高催化元件的灵敏度、降低功耗、小型化及批量生产。

图1催化燃烧式氢气传感器结构示意

氢气催化燃烧式气体传感器根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的一个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变化量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。

产品介绍

产品描述

催化燃烧式氢气气体传感器根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的一个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变化量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。

产品特点

抗干扰性能好

响应速度快

元件工作稳定可靠

抗硫化氢和有机硅

桥路输出电压呈线性

具有良好的重复性和选择性

主要应用

广泛应用于氢气报警器以及便携式气体检测器等场景下的氢气的检测，可应用于加氢站及新能源汽车等氢气泄露检测。

排版 | 慧闻科技

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