发展氢能产业对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，实现“双碳”目标和经济高质量发展有着重要意义。氢的安全使用问题一直备受关注，氢气传感器可以快速准确地测量氢气浓度，有效预防氢气在生产、存储、 运输和使用等过程的泄漏、爆炸等安全问题。氢气传感器按原理可以分为催化型、电学型、光纤型、声学型等几种类型。其中, 催化型和电学型氢气传感技术已经发展成熟并实现了商业化。 氢气传感器研究的进展与展望《中国科学报》
氢气是一种无色无味的可燃气体，广泛地应用于生物医疗、金属冶炼、化工生产、燃料电池、航空航天以及核电等领域中。在当下化石燃料储量日益减少、大气污染和全球变暖等问题的大背景下，氢气作为一种新型的清洁能源，引起了人们的广泛关注和研究 。
2019年仲夏之际，全球在20天内发生了3次氢气相关的爆炸事件。韩国一个氢燃料储存罐发生爆炸事故；美国一处化工厂储氢罐和氢气运输拖车发生爆炸和火灾；挪威首都奥斯陆郊外的一处加氢站发生爆炸。
氢气作为一种清洁能源，在促进节能减排、调整能源产业结构、应对全球气候变化等方面具有广阔应用前景。如何安全利用氢气这一绿色清洁能源，成为人们关注的焦点。
不同于甲烷等可燃气体，氢气具有诸多特殊性质，如非常小的密度（0.0899kg/m³ ）、低点燃能（0.017 mJ）和高燃烧热（1.42×108 J/kg）， 在空气中燃烧范围宽（4%~75%）、扩散系数大且易对材料力学性能产生劣化等。氢气在制备、储存、运输、加注和使用过程中均存在泄漏、燃烧和爆炸的潜在风险，因此氢安全一直是氢能应用和大规模商业化推广中亟须解决的首要问题，而精准快速的氢气传感技术和设备是保障氢安全的重要前提。
然而，氢气存在着无色无味的性质又使得氢气在泄漏时难以被察觉，累积后极易产生安全事故。为了更好地开发利用氢能，可靠的氢气传感技术必不可少。
氢气传感器是一种检测氢气浓度并产生响应信号的传感装置，相比传统的检测仪器，具有体积小、成本低、在线测量和响应时间短等优势。近些年，随着物联网、大数据等技术的快速发展，建立基础设施和产业的实时信息检测系统，实现智能化的识别与管理已成为人们研究的热点，氢气传感器作为氢能物联网感知层面的核心部件，为实现氢在生产以及储运用全过程的实时监测，对其在微型化、集成化和可实现分布式测量等方面也提出了新的技术要求。其中, 催化燃烧型氢气传感器已经发展成熟并实现了商业化应用。
最早的催化元件式传感器是1923年由Jones提出的，当时主要用于甲烷的检测。催化元件式氢气传感器的基本结构包括催化剂(通常是贵金属钯或铂)、载体和铂丝线圈等，其中一个载体表面涂有催化剂，另一个载体作为补偿元件，表面没有催化剂，铂丝线圈置于载体上。氢气与氧气在催化剂的作用下反应放热，使涂有催化剂的载体温度升高，引起铂丝线圈电阻变化，利用惠斯通电桥对其进行测量，实现氢气传感。
催化燃烧氢气传感器具备使用寿命长、结构简单、准确度高且性能稳定等优势，但能耗较高且不易实现微型化。近年来，慧闻科技利用微机电系统技术(micro electro-mechanical system, MEMS)在传感器微型化、催化剂选择性等方面开展了一些改进工作，极大地改善了生产工艺。
SRO1012 MEMS催化燃烧氢气传感器根据催化燃烧原理进行设计，内部包含氢敏感元件和环境补偿元件。遇氢时，氢气与氧气会在敏感元件表面发生催化燃烧，产生的热量使敏感元件温度升高，电阻增大，从而对环境中的氢气进行检测。由于氢敏感元件温度敏感，设计中增加了电阻温度特性与氢敏感元件相同，且没有催化活性的温度补偿元件，以消除环境温度变化对传感器信号的影响，可以实现氢气泄漏快速报警、氢气浓度实时检测和监控，满足氢能行业对氢安全，储能行业对锂电池安全的需求。实现氢气传感器在锂电池热失效监测、氢能汽车安全监测、制造业氢气应用检测、发电厂发电机冷却剂泄漏检测等不同场景的示范应用。
排版 | 慧闻科技
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