РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ СЕНСОРОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ДОВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ H2

Автор: И. И. Иванов, А. М. Баранов, В. А. Талипов, С. М. Миронов, И. В. Колесник, К. С. Напольский,

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Статья в выпуске: 3 т.31, 2021 года.

Бесплатный доступ

Проведено исследование отклика термокаталитических сенсоров на водород с различными типами катализаторов платиновой группы (Pt, Pd, Ir, Rh, Pt+Pd) в диапазоне довзрывных концентраций. Получены температурные зависимости сенсорного отклика и проведен их анализ. Показано, что при циклировании напряжения питания мостовой схемы наблюдается гистерезис сенсорного отклика, который может объясняться частичным переходом оксидов металлов платиновой группы в металлическую фазу при температуре выше 500 С и обратным окислением поверхности металлов при уменьшении температуры ниже 400 С. Проведенные исследования свидетельствуют, что термокаталитические сенсоры с Ir- и Rh-катализаторами более предпочтительны для практического применения при детектировании водорода, т.к. их минимальная рабочая температура составляет 250 С, и, следовательно, они не могут спровоцировать самопроизвольное возгорание водорода.

Еще

Термокаталитический сенсор, обнаружение водорода, катализаторы платиновой группы, гистерезис отклика сенсора

Короткий адрес: https://sciup.org/142227729

IDR: 142227729 | DOI: 10.18358/np-31-3-i2536

Список литературы РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ СЕНСОРОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ДОВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ H2

Furat D., Martin A., Shafiullah G.M. Hydrogen production for energy. An overview // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45, is. 7. P. 3847–3869.
Титаренко О.Н., Симонов И.В. Комбинированная электроэнергетическая система на основе возобновляемой и водородной энергетики // Энергетические установки и технологии. 2019. Т. 5, № 4. С. 90–95.
Ivanov I., Baranov A., Akbari S., Mironov S., Karpova E. Methodology for estimating potential explosion hazard of hydrocarbon with hydrogen mixtures without identifying gas composition // Sensors and Actuators B: Chemical. 2019. Vol. 293. P. 273–280.
Добровольский Ю.А., Леонова Л.С., Укше А.Е., Левченко А.В., Баранов А.М., Васильев А.А. Портативные сенсоры для анализа водорода // Российский химический журнал. 2006. Т. L, № 6. С. 120–127.
Vasiliev A.A., Lipilin A.S., Lagutin A.S., Pisliakov A.V., Zaretskiy N.P., Samotaev N.N., Sokolov A.V. Gas sensors based on MEMS structures made of ceramic ZrO2/Y2O3 material // Proceedings of SPIE. 2011. Vol. 8066. Id. 80660N.
Подлепецкий Б.И., Никифорова М.Ю. Влияние температуры МДП-транзисторных чувствительных элементов на характеристики датчиков водорода // Датчики и системы. 2015. № 7. C. 3–7.
Именков А.Н., Гребенщикова Е.А., Шутаев В.А., Оспенников А.М., Яковлев Ю.П. Оптоэлектронный датчик водорода на основе структуры Pd/n-InP // Датчики и системы. 2017. № 5. C. 15–19.
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.
Карпов Е.Ф., Басовский Б.И. Контроль проветривания и дегазации в угольных шахтах: Справочное пособие. М.: Недра, 1994. 336 c.
Iwan D., Ferry A., Ardy N., Christoph L. Highperformance nanostructured palladium-based hydrogen sensors — current limitations and strategies for their mitigation // ACS Sensors. 2020. Vol. 5. P. 3306–3327.
Somov A., Karelin A., Baranov A., Mironov S. Estimation of a gas mixture explosion risk by measuring the oxidation heat within a catalytic sensor // IEEE transactions on industrial electronics. 2017. Vol. 64. P. 9691–9698.
Roslyakov I.V., Kolesnik I.V., Evdokimov P.V., Garshev A.V., Skryabina O.V., Mironov S.M., Baranchikov A.E., Karpov E.E., Napolskii K.S. Microhotplate catalytic sensors based on anodic alumina: operando study of methane sensitivity hysteresis // Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 330. Id. 129307. DOI: 10.1016/j.snb.2020.129307
Gabasch H., Unterberger W., Hayek K., Klotzer B., Kresse G., Klein C., Schmid M., Varga P. Growth and decay of the Pd (111)-Pd5O4 surface oxide: pressuredependent kinetics and structural aspects // Surf. Sci. 2006. Vol. 600, is. 1. P. 205–218. DOI: 10.1016/j.susc.2005.09.052
Persson K., Jansson K., Jaras S.G. Characterisation and microstructure of Pd and bimetallic Pd-Pt catalysts during methane oxidation // Journal of Catalysis. 2007. Vol. 245, is. 2. P. 401–414. DOI: 10.1016/j.jcat.2006.10.029
Оленин С.С., Фадеев Г.Н. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1979. 385 c.
Baran S.V., Branitsky G.A., Ivanovskaya M.I. Thermocatalytic sensors with Pd-Pt-Al2O3 catalyst // Sensors and Actuators B: Chemical. 1993. Vol. 13, is. 1-3. P. 244–247. DOI: 10.1016/0925-4005(93)85372-H
Spirjakin D., Baranov A., Somov A., Sleptsov V. Investigation of heating profiles and optimization of power consumption of gas sensors for wireless sensor networks // Sensors and Actuators A: Physical. 2016. Vol. 27. P. 247–253. DOI: 10.1016/j.sna.2016.05.049
Brunelli D., Rossi M. Enhancing lifetime of WSN for natural gas leakages detection // Microelectronics Journal. 2014. Vol. 45, is. 12. P. 1665–1670. DOI: 10.1016/j.mejo.2014.08.006
Meribout M. A wireless sensor network-based infrastructure for real-time and online pipeline inspection // IEEE
Sensors Journal. 2011. Vol. 11, is. 11. P. 2966–2972. DOI: 10.1109/JSEN.2011.2155054

Еще

Статья научная