一种基于催化复合放热原理的氢气传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107643358A(43)申请公布日2018.01.30(21)申请号201710721503.1(22)申请日2017.08.22(71)申请人中国船舶重工集团公司第七一八研究所地址056027河北省邯郸市展览路17号申请人上海核工程研究设计院有限公司(72)发明人任明军罗沙钱云凯覃亮王旭赵罗生刘静戴舒文(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人周蜜仇蕾安(51)Int.Cl.G01N31/10(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于催化复合放热原理的氢气传感器(57)摘要本发明涉及一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，属于易燃易爆气体浓度测量技术领域。所述氢气传感器中，定位装置位于防护过滤装置一端开口处，二者螺纹连接；电加热装置加热端垂直向下穿过定位装置中心轴向通孔，伸入防护过滤装置中，电加热装置非加热端由螺母固定件与定位装置固连；敏感元件和参比元件位于防护过滤装置内部电加热装置左右两侧，分别与定位装置伸入于防护过滤装置内的部分固连，防护过滤装置侧壁、电加热装置、敏感元件和参比元件间留有空隙。所述氢气传感器集成电加热装置，能够根据环境温度、氢气浓度等条件变化调整加热功率，以提高在严重事故条件下氢气传感器核心元件环境温度稳定性及在高浓度氢气条件下的安全性。CN107643358ACN107643358A权利要求书1/2页1.一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，其特征在于：所述氢气传感器(6)主要由防护过滤装置(1)、定位装置(2)、电加热装置(3)、敏感元件(4)和参比元件(5)组成；防护过滤装置(1)为一端开口的圆筒结构，开口端带有内螺纹，侧壁为由内层侧壁和外层侧壁构成的中间有空隙的双层结构；材质为不锈钢丝网或多孔不锈钢板；定位装置(2)的外径带有外螺纹且与防护过滤装置(1)开口端内径相配合，中间设有中心轴向通孔；电加热装置(3)为非加热端带有定位螺纹的圆柱体，外径与定位装置(2)的中心轴向通孔内径相配合；敏感元件(4)为板状结构，以敏感元件基底(401)为最下层，从下至上依次由敏感元件基底(401)、敏感元件热敏层(402)、敏感元件绝缘层(403)和催化活性层(404)组成；参比元件(5)为板状结构，以参比元件基底(501)为最下层，从下至上依次由参比元件基底(501)、参比元件热敏层(502)、参比元件绝缘层(503)和惰性层(504)组成；敏感元件基底(401)和参比元件基底(501)的材料分别独立为氧化铝、氧化锆板、经表面氧化处理的铝板、经表面氧化处理的钛板或经表面氧化处理的不锈钢板；敏感元件热敏层(402)和参比元件热敏层(502)的材料分别独立为正温度系数的金属涂层；敏感元件(4)的催化活性层(404)的材料为催化氢氧复合反应的金属催化剂涂层；参比元件(5)的惰性层(504)的材料为对氢氧复合反应无催化活性的无机材料；敏感元件热敏层(402)、敏感元件绝缘层(403)和催化活性层(404)在敏感元件基底(401)上，参比元件热敏层(502)、参比元件绝缘层(503)和惰性层(504)在参比元件基底(501)上，分别通过丝网印刷或超声喷涂上进行加工制备；所述氢气传感器(6)各组件的连接关系如下：定位装置(2)位于防护过滤装置(1)一端开口处，二者之间螺纹连接；电加热装置(3)加热端垂直向下穿过定位装置(2)的中心轴向通孔，加热端伸入防护过滤装置(1)中，电加热装置(3)的非加热端通过螺母固定件与定位装置(2)固定连接；敏感元件(4)和参比元件(5)位于防护过滤装置(1)内部电加热装置(3)的左右两侧，分别与定位装置(2)伸入于防护过滤装置(1)内的部分固定连接，防护过滤装置(1)侧壁、电加热装置(3)、敏感元件(4)和参比元件(5)之间留有空隙。2.根据权利要求1所述的一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，其特征在于：防护过滤装置(1)的内层侧壁和外层侧壁之间装有球状颗粒的填料，所述填料为氧化铝、氧化硅和分子筛中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，其特征在于：电加热装置(3)采用防爆电加热器，表面材料为刚玉或氮化硅陶瓷管。4.根据权利要求1所述的一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，其特征在于：敏感元件基底(401)和参比元件基底(501)的厚度分别独立为0.5mm～2mm。5.根据权利要求1所述的一种基于催化复合放热原理的氢气传感器，其特征在于：敏感元件热敏层(402)和参比元件热敏层(502)的形状分别独立为交指状或条带状；材料分别独立为铂、铜、铂铑、镍铬或铜镍；厚度分别独立为50μm～100μm。6.根据权利要求1所述的一种基于催化复合放热