[发明专利]一种氢气传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，更具体地说，涉及一种氢气传感器。

背景技术

目前的新能源汽车主要包括燃料电池车以及电动汽车，燃料电池车是以纯氢气为能源，结合燃料电池的动力性能开发出的新能源汽车，在车内有储氢罐，这就对储氢罐以及管路的密封性提出了要求，一旦发生泄漏后果不堪设想；目前的电动汽车普遍采用锂离子电池作为动力源，锂电在过冲或短路时电池内部物质发生分解会产生氢气，同时作为电池温度管理主要手段的冷却液在充电电压达到一定等级时也会发生分解产生氢气。

氢气是一种无色、无味、无毒、易燃易爆的气体，当空气中的氢气含量达到4％时就会发生爆炸。由于氢气无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，具有巨大的危险性。所以在新能源汽车上需要安装氢气监测单元，以达到实时在线检测氢气泄漏或生成情况，为人车安全保驾护航。

电化学式氢气传感器是目前广泛采用的氢气检测方法，但该类传感器的响应时间比较长，主要由传感器本身的结构引起：1)在传统电化学传感器中普遍采用的是液体电解质充当传质途径。当传感器所使用的环境中存在强烈冲击及震动时液体电解质会成泡沫状飞出，一来导致电极脱离电解质引起传质不畅的问题；二来呈泡沫状飞出的电解质颗粒会通过O型圈的边缘溢出导致传感器出现漏液现象；除此之外即使是在正常使用中环境湿度的变化也会影响电解质的浓度，使其出现电解质干涸或者泄漏的现象；2)上述液体电解质与工作电极、对电极和参比电极之间呈层叠状接触，由于工作电极和对电极之间的传质距离较长导致工作电极上产生的氢离子和对电极上产生的氧离子要经过较长的路径才能结合成水分子，同时反应生成的电子也要经过较长的距离才能完成与外电路的传输，这就直接导致了传感器响应时间较长的现象；3)在传统电化学传感器中的催化剂以平铺的形式靠自身粘结力固定在催化剂基材上，以这种形式分布的催化剂实际上可以参与化学反应的只有最表面的一层，内层的催化剂由于被表面层的催化剂所掩盖接触不到气体，从而无法发挥作用；反应生成的质子还需要穿过内层催化剂墙才可以到达电解质部分，这样也就在一定程度上延长了传感器的响应时间。

因此，现有技术尚有待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种响应迅速的氢气传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种氢气传感器，包括传感器壳体、设置在所述传感器壳体内的气体反应中心，所述气体反应中心包括工作电极、对电极、参比电极以及电解质，所述电解质为固体电解质，所述工作电极、对电极、参比电极均固定在所述电解质上。

在本发明所述的氢气传感器中，所述工作电极、对电极、参比电极均为多孔气体扩散电极，所述工作电极固定在所述电解质的一面，所述对电极和参比电极固定在所述电解质的另一面。

在本发明所述的氢气传感器中，所述气体反应中心还包括工作电极引线、对电极引线、以及参比电极引线。

在本发明所述的氢气传感器中，所述传感器壳体的底部设有与外界PCB板相连、用于将所述传感器产生的电信号传送至所述外界PCB板的工作电极插针、对电极插针、参比电极插针、以及空位插针。

在本发明所述的氢气传感器中，所述工作电极通过所述工作电极引线与所述工作电极插针相连；所述对电极通过所述对电极引线与所述对电极插针相连；所述参比电极通过所述参比电极引线与所述参比电极插针相连。

在本发明所述的氢气传感器中，还包括无孔气体隔离膜，所述无孔气体隔离膜位于所述气体反应中心的上方。

在本发明所述的氢气传感器中，所述无孔气体隔离膜的材料为聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯/全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯/四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶或氟化硅橡胶中的一种或多种的组合。

在本发明所述的氢气传感器中，还包括设置在所述气体反应中心下方的湿度调控单元，所述湿度调控单元包括壳体、封存在所述壳体中的湿度调节剂、以及覆盖在所述壳体开口上方的气体隔离膜。

在本发明所述的氢气传感器中，还包括位于所述湿度调控单元下方的氧气通道，所述氧气通道的下端设有气体隔离膜。