Исследование чувствительности и селективности термокаталитического сенсора водорода

Автор: И. И. Иванов, А. М. Баранов, А. Н. Лямин, С. М. Миронов

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Статья в выпуске: 2 т.32, 2022 года.

Бесплатный доступ

Впервые показана высокая селективность термокаталитических сенсоров водорода к другим углеводородам (метану, пропану, гексану, бутану, этану и этилену) при рабочей температуре менее 70 С. В качестве измерительной схемы использовались схема делителя напряжения и мостовая измерительная схема. Показано, что селективность сенсоров водорода зависит от температуры чувствительного элемента термокаталитического сенсора. Исследования селективности сенсоров водорода проведены в диапазоне температур 66–130 С. Было показано, что сенсоры имеют высокую чувствительность, порядка 30 мВ/%, и низкую потребляемую мощность, порядка 8.6 мВт. Показано, что максимальные значения селективности и чувствительности имеют место при использовании мостовой измерительной схемы. Полученные результаты могут быть использованы для разработки газоанализаторов водорода.

Еще

Термокаталитический сенсор водород, низкотемпературные измерения, селективность, чувствительность, потребляемая мощность

Короткий адрес: https://sciup.org/142234345

IDR: 142234345 | DOI: 10.18358/np-32-2-i4254

Список литературы Исследование чувствительности и селективности термокаталитического сенсора водорода

EA G20 Hydrogen report: Assumptions. Report prepared by the IEA for the G20. IEA Publication, Japan, June 2019. URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/a02a0c80-77b2-462e-a9d5-1099e0e572ce/IEA-The-Future-of-HydrogenAssumptions-Annex.pdf
Hübert T., Boon-Brett L., Black G., Banach U. Hydrogen sensors — a review // Sens Actuators B: Chemical. 2011. Vol. 157. P. 329–352. DOI: 10.1016/j.snb.2011.04.070
Tashi W., Joseph R.S., William J.B., Vinay P., David P. Characterization of a selective, zero power sensor for distributed sensing of hydrogen in energy applications // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46, is. 61. P. 31489–31500. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.07.015
Deepak P., Manoranjan K., Saurabh K.P. A new type low-cost, flexible and wearable tertiary nanocomposite sensor for room temperature hydrogen gas sensing // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. P. 1–11. Art. number 2151. DOI: 10.1038/s41598-020-58965-w
Podlepetsky B., Samotaev N., Kovalenko A. Responses’ parameters of hydrogen sensors based on MISFET with Pd(Ag)-Ta2O5-SiO2-Si structure // Sensors and Actuators B: Chemical. 2019. Vol. 290, P. 698–705. DOI: 10.1016/j.snb.2019.03.083
Иванов И.И., Баранов А.М., Талипов В.А., Миронов С.М., Колесник И.В., Напольский К.С. Разработка эффективных сенсоров обнаружения довзрывоопасных концентраций H2 // Научное приборостроение. 2021. Т. 31, № 3. C. 25–36. URL: http://iairas.ru/mag/2021/abst3.php#abst4
Shaposhnik A.V., Moskalev P.V., Chegereva K.L., Zviagin A.A., Vasiliev A.A. Selective gas detection of H2 and CO by a single MOX-sensor // Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 334. Id. 129376. DOI: 10.1016/j.snb.2020.129376
Trochimczyk A.H., Chang J., Zhou Q., Dong J., Pham Th., Worsley M.A., Maboudian R., Zettl A., Mickelson W. Catalytic hydrogen sensing using microheated platinum nanoparticle-loaded graphene aerogel // Sensors and Actuators B: Chemical. 2015. Vol. 206. P. 399–406. DOI: 10.1016/j.snb.2014.09.057
Lee E.-B., Hwang I.-S., Cha J.-H., Lee H.-J., Lee W.-B., Pak J.J., Lee J.-H., Ju B.-K. Micromachined catalytic combustible hydrogen gas sensor // Sensors and Actuators B: Chemical. 2011. Vol. 153. P. 392–397. DOI: 10.1016/j.snb.2010.11.004
Ivanov I.I., Baranov A.M., Talipov V.A., Mironov S.M., Akbari S., Kolesnik I.V., Orlova E.D., Napolskii K.S. Investigation of catalytic hydrogen sensors with platinum group catalysts // Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 346. Id.130515. DOI: 10.1016/j.snb.2021.130515
Diéguez P.M., Urroz J.C., Marcelino-Sádaba S., PérezEzcurdia A., Benito-Amurrio M., Sáinz D., Gandía L.M. Experimental study of the performance and emission characteristics of an adapted commercial four-cylinder spark ignition engine running on hydrogen-methane mixtures // Application Energy. 2014. Vol. 113. P. 1068–1076. DOI: 1016/j.apenergy.2013.08.063
IEC 60079-1-2013 Explosive atmospheres. Part 1. Equipment protection by flameproof enclosures "d". URL: https://www.en-standard.eu/iec-ts-60079-32-1-2013-explosive-atmospheres-part-32-1-electrostatic-hazardsguidance/
Karelin A., Baranov A.M., Akbari S., Mironov S., Karpova E. Measurement Algorithm for Determining Unknown Flammable Gas Concentration Based on Temperature Sensitivity of Catalytic Sensor // IEEE Sensors Journal. Vol. 19, is. 11. P. 4173–4180. DOI: 10.1109/JSEN.2019.2897626
Del Orbe D.V., Yang H., Cho I., Park J., Choi J., Woo Hang S., Park I. Low-power thermocatalytic hydrogen sensor based on electrodeposited cauliflower-like nanostructured Pt black // Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 329. DOI: 10.1016/j.snb.2020.129129
EN 1127-1: 2019 Explosive atmospheres. Explosion prevention and protection. Part 1: Basic concepts and methodology. URL: https://www.en-standard.eu/bs-en-1127-1-2019-explosive-atmospheres-explosion-prevention-andprotection-basic-concepts-and-methodology/
Талипов В.А., Баранов А.М., Иванов И.И., Миронов С.М. Низкотемпературные методики селективного определения концентрации водорода в газоаналитической технике // Научное приборостроение. 2022. Т. 32, № 1. C. 35–47. URL: http://iairas.ru/mag/2022/abst1.php#abst4
ООО НТЦ ИГД. Производство термокаталитических сенсоров горючих газов [Электронный ресурс]. URL: http://karpov-sensor.com/ (14.03.2022).
Somov A., Baranov A., Spirjakin D., Passerone R. Circuit design and power consumption analysis of wireless gas sensor nodes: one-sensor versus two-sensor approach // IEEE Sensors. 2014. Vol. 14. DOI: 10.1109/JSEN.2014.2309001
Darmadi I., Anggoro F., Nugroho A., Langhammer C. High-Performance Nanostructured Palladium-Based Hydrogen Sensors – Current Limitations and Strategies for Their Mitigation // ACS Sens. 2020. Vol. 5. P. 3306–3327. DOI:10.1021/acssensors.0c02019.
Wu R.-J., Tian X.-M., Hua Zh.-Q., Lu N., Wanga P. Low temperature catalytic combustible gas sensor based on Ru supported zeolite catalyst films // Chinese Journal of Analytical Chemistry. 2021. Vol

Еще

Статья научная