聲表面波快速氫氣傳感技術研究獲進展

發布時間：2022-01-19 14:20:51

氫氣作為一種清潔能源，在促進節能減排、調整能源產業結構、應對全球氣候變化等方面具有廣闊應用前景，然而氫氣易燃易爆，其無色無味的特點使其泄漏時不易被察覺。因此，快速、高靈敏的氫氣傳感技術研究在氫能源的開發利用中十分必要，而現有氫氣傳感器在功耗、體積、響應速度及靈敏度等方面難以滿足實際應用需求。

中國科學院聲學研究所超聲學實驗室研究員王文課題組在前期工作基礎上，與南開大學教授楊大馳團隊合作，將微納聲表面波器件技術與鈀鎳納米線氫敏材料相結合，提出并研制了一種秒級響應的新型聲表面波氫氣傳感器。鈀鎳納米線具有較大的比表面積，容易吸附大量氣體，有助于提高傳感器的響應速度。

研究人員采用濕化學法制備鈀鎳納米線并將其溶于乙醇中，通過滴涂的方式沉積在聲表面波器件表面構建聲表面波氫氣傳感器，然后將所研制的傳感器集成到鑒相電路中，進行測試評估。實驗結果表明，該聲表面波氫氣傳感器實現了目前相關研究成果中的最快響應(1.8s)、1.65mV/% 的高靈敏度與7ppm的低檢測限，并具有良好的重復性與選擇性。

相關研究成果發表在Sensors and Actuators B: Chemical上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金聯合重點項目的資助。

圖1.(a)沉積鈀鎳納米線薄膜的聲表面波氫氣傳感器與(b)鈀鎳納米線的SEM圖

圖2.聲表面波氫氣傳感器的響應速度測試

圖3.(a)聲表面波氫氣傳感器的靈敏度、(b)檢測下限與(c)選擇性測試

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