[发明专利]有空腔和带选择性透气元件的气体通道结构的气体传感器

说明书

本公开的实施例涉及一种有空腔和带选择性透气元件的气体通道结构的气体传感器。一种气体传感器(10)，包括：空腔(11)；布置在空腔(11)与外部空间之间的气体通道结构(12)，该气体通道结构包含选择性透气元件(12A)，其中空腔(11)除气体通道结构(12)以外是气密密封的；以及一个或多个传感器元件(13)，被配置为检测空腔中一种或多种气体的存在。

技术领域

本公开涉及一种气体传感器及其用于检测气体，特别是氢气的应用。

背景技术

燃料电池在电动汽车领域变得越来越重要。氢气主要用于它们的操作。除了燃料电池外，使用氢气(H₂)运行的燃料电池系统具有一个或多个储氢装置。例如，当在机动车辆中使用时，这种储氢装置可以设计为圆柱体，氢在大约700巴的增加压力下被储存在其中。如果在机动车辆中设置多个这样的储氢装置，则可以相应地设计机动车辆的活动范围。

对于机动车辆中燃料电池系统的操作，安全方面特别重要。由于气态氢即使点火能量很低(氢氧反应)的情况下也在宽泛的点火范围内与空气中的氧气发生放热反应，因此非常重要的是，安全可靠地检测氢气在储氢装置以及燃料电池、供给线和排放线外部的存在情况。

由于这些原因和其他原因，本公开是必要的。

发明内容

本公开的第一方面涉及一种气体传感器，包括：空腔；气体通道结构，被布置在空腔与外部空间之间并且包含选择性透气元件，空腔除了气体通道结构以外是气密密封的；以及一个或多个传感器元件，被配置为检测空腔中一种或多种气体的存在。

本公开的第二方面涉及根据第一方面的气体传感器用于检测氢的应用，特别是针对其中储存或运输气态氢的容器或管线情况下的应用、特别是在燃料电池中在燃料电池的入口和/或出口处的应用，在使用燃料电池运行的机动车辆的乘客舱中的应用，或通常用于泄漏检测、特别是对从上述装置之一逸出的氢气进行泄漏检测的应用。

附图说明

下面参考附图更详细地解释根据本公开的气体传感器。附图中所示的元件不必相对于彼此按比例绘制。一致的参考符号可以表示一致的组件。相同的附图标记表示相同或相似的部分。

图1示出了气体传感器的实施例的侧向截面图，该气体传感器具有由支撑结构承载的作为选择性透气元件的膜。

图2包含图2A至2C并且示出了气体通道结构和包含在其中的支撑结构以及选择性透气元件的实施例。

图3示出了气体传感器的实施例的侧向截面图，该气体传感器具有由支撑结构承载的作为选择性透气元件的膜，并且具有布置在壳体中与膜连接的电学镀通孔。

图4以侧向截面图(A)和透视俯视图(B)示出了气体传感器的另一实施例，其安放在TO型壳体中。

图5示出了基于MEMS芯片构建的气体传感器的实施例的侧向截面图。

图6示出了对应于图1的用于气体传感器的实施例的侧向截面图，以说明差分测量原理。

图7示出了对应于气体传感器的图1的实施例的侧向截面图，以说明基于膜偏移的测量原理。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了构成本说明书的一部分的附图，并且其中为了说明的目的示出了可以在其中实践本公开的特定实施例。诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“领先的”、“随后的”等方向性术语与要描述的图的方向相关地使用。因为实施例的组成部分可以以各种取向定位，因此方向指定用于说明的目的，并且决不是限制性的。应当理解，在不超出本公开的范围的情况下，也可以使用其他实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被视为限制，并且本公开的范围由所附权利要求限定。

应当注意，除非另外明确说明，否则这里描述的各种实施例的特征可以相互组合。