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一種新型聲表面波快速氫氣傳感技術
2019/10/30 | 作者:超声技术中心 王文 | 【 【打印】【關閉】

  作爲一種新興能源載體和化工原料,氫氣具有來源廣泛、清潔環保、可循環利用等一系列優點,對推進節能減排,調整能源産業結構和應對全球氣候變化有重要意義。但是氫氣易燃易爆的本質特點使得快速與高靈敏的氫敏技術在氫氣開發利用中的安全防護扮演著極爲重要的角色。現有技術在功耗、體積、響應速度及靈敏度等方面均面臨瓶頸,難以滿足實際應用需求。

  爲應對這一難題,中科院聲學所王文團隊與南開大學楊大馳團隊合作,將微納聲表面波器件技術與快速響應的钯銅納米線氫敏材料相結合,提出並研制了一種秒級響應的新型聲表面波氫敏器件。納米線形態的钯銅氫敏材料具有極高的吸附面積,由此大幅增加了氫敏效率,從而提高傳感器響應速度與靈敏度。

  相關研究成果在線發表于學術期刊Sensors and Actuator B

  研究人員利用電化學沈積方法合成的钯銅納米線(圖1)滴塗制備于傳感器件表面聲表面波傳播路徑表面,構建出了小尺度聲表面波氫敏器件(圖2)。結合差分振蕩結構的傳感電路,對所研制的聲表面波氫敏器件進行了測試評價(圖3),相對于國內外已報道氫敏元件,傳感器實現了快速的傳感響應(<4s),此外還具有低檢測限(7ppm)、良好選擇性和重複性的特點,其靈敏度達1.5kHz/%,在氫能應用中具有很好的應用前景。

  

  圖1 钯銅納米線的制備流程及表征(圖/中科院聲學所)

  

  圖2 沈積钯銅納米線的聲表面波氫敏器件(圖/中科院聲學所)

  

  圖3 聲表面波氫敏器件的響應特性測試(圖/中科院聲學所)

  關鍵詞:

  聲表面波;氫氣傳感器;钯銅納米線

  參考文獻:

  WANG Wen, LIU Xueli, MEI Shenchao, JIA Yana, LIU Mengwei, XUE Xufeng, YANG Dachi, “Development of A Pd/Cu Nanowires Coated SAW Hydrogen Gas Sensor with Fast Response and Recovery”, Sensors and Actuator B, 2019, 287, 157-164. DOI: 10.1016/j.snb.2019.02.047

  論文鏈接:

  https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.02.047

 
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