钯镍合金氢气传感器原理
以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能研究
以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能研究钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料在新能源领域具有重要的应用价值。
随着社会对清洁能源的需求日益增加，氢燃料电池作为一种高效、环保的能源转换技术备受关注。
而作为氢燃料电池中的重要组成部分之一，阴极材料的性能直接影响整个电池的性能表现。
因此，对以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能进行深入研究具有重要意义。
钯镍合金是一种优良的氢燃料电池材料，具有良好的导电性和电化学活性。
钯镍合金能够高效地催化氢气的氧化反应，使氢燃料电池能够将氢气和氧气转化为电能，同时产生水和热。
相比于传统燃料电池材料，钯镍合金在催化活性和稳定性上均表现出色，因此备受研究者的青睐。
在钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能研究中，研究者们主要关注以下几个方面。
首先是钯镍合金的合成方法。
通过不同的合成方法可以调控合金表面的晶格结构和表面活性位点，从而影响其电催化活性。
其次是材料的微观结构特征。
钯镍合金的晶格结构、晶界特征以及表面形貌等微观结构特征对其电催化性能具有重要影响。
另外，电化学性能也是研究的重点之一。
包括合金的电导率、电化学活性表面积、催化活性等性能参数都需要进行详尽的测试和分析。
最后，稳定性是评价阴极材料性能的重要指标之一。
针对氢燃料电池长时间运行过程中的稳定性问题，研究者们也在不断探索新的方法和技术，以提高钯镍合金材料的稳定性。
近年来，随着新能源技术的不断创新和完善，以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的研究也取得了长足的进展。
研究者们通过不懈努力，不断提高钯镍合金的催化活性和稳定性，使其在氢燃料电池领域发挥更加重要的作用。
同时，不同研究团队之间也展开了深入的合作与交流，共同推动钯镍合金阴极材料性能研究的发展。
在未来的研究中，我们期待能够进一步探索钯镍合金的优化合成方法、提高其电催化活性的机理研究、以及加强其在实际应用中的稳定性测试，为氢燃料电池技术的发展贡献更多的力量。
[高分子材料] 一种高灵敏、低成本的可视化光学氢气传感器
![[高分子材料] 一种高灵敏、低成本的可视化光学氢气传感器](https://img.taocdn.com/s3/m/467f436f2cc58bd63186bdc4.png)
未来新能源发展的主要方向是开发可被经济、高效和无污染利用的能源。
氢作为可从多种途径获取的可循环利用的理想能源载体，将带来新的能源变革。
在“氢能经济”的各个环节，包括氢气的制备、储存、运输和使用等方面，都面临着安全、成本和效率等方面的挑战。
作为一种能源载体，氢气是一种在常温常压下无色无味且高度易燃（燃烧体积分数：4-75%，最低点燃能： mJ）的气体，即使有微小的火花也会导致爆炸。
因此，氢气传感器无疑将在每一个环节的安全方面扮演着至关重要的角色。
相比于传统的电学氢气传感器，基于远程光学读出的氢气传感器能够消除测量点产生电火花的隐患，非常适合监测氢气这类易燃易爆气体。
近日，中山大学材料科学与工程学院、光电材料与技术国家重点实验室的金崇君教授研究组在光学氢气传感器研究方面取得重要进展，发展了一种高灵敏、低成本的可视化光学氢气传感器，相关成果发表在AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAFNature集团出版的国际著名学术刊物《光：科学与应用》（Light: Science ＆ Applications 2019, 8, 4，IF=上。
由于能够常温常压下吸收大量氢气从而产生介电常数的变化和体积膨胀，钯被广泛用作光学氢气传感器的敏感材料。
传统的光学氢气传感器采用刚性衬底，限制了钯在吸氢后的体积膨胀，使这项效应无法被充分的应用到氢气传感中。
最近，金崇君教授研究组和香港中文大学王建方教授研究组合作，由金崇君教授的博士生佘晓毅和研究员沈杨发展了一种新型的设计思想，提出利用弹性衬底的柔软性充分释放钯在吸收氢气后的体积膨胀效应，使其在弹性衬底上形成褶皱，如图1所示，弹性衬底上的钯膜在通氢气后由平整变粗糙。
在１％的氢气浓度下，可实现波长无关的全可见近红外光谱高光学反差（倍）。
之前报告过的同类器件最好结果只能在很窄的数个纳米波段实现最高倍的光学反差。
研究成果进一步阐明了产生这种高光学反差的原因，是由于通氢气后钯膜由镜面反射变成漫反射引起的。
氢敏感材料：钯镍合金纳米线条阵列的制备与性能
氢敏感材料：钯镍合金纳米线条阵列的制备与性能前言：根据氢敏材料工作原理的不同，氢敏传感器分为电化学型⋯、半导体型_2 、热导型和光学型 4类，氢传感器大多数采用Pd、Pt、Au及其合金与某些相关的氧化物的膜结构材料来制备．目前，商业化的氢传感器动力学范围有限、使用温度较高、重现性差、可逆性不好、响应速率和灵敏度低．美国Penner教授领导的研究小组研制出了纯钯纳米线条阵列(palladium mesowire arrays)，它可以用作微型的氢传感器和氢活性开关。
这种能在室温下迅速地运转并且只需要很少能量的纳米线条，在接触到氢气时会降低它们的电阻．钯颗粒能吸收氢而膨胀，致使管道中的细微缝隙关闭导致电流流动更为容易．钯纳米线条阵列制备的氢传感器具有快速响应、高灵敏度、可室温操作、低功率消耗、抗其他气体干扰及选择性好等一系列的优点．然而，纯钯的吸氢范围有限，在较高浓度的氢环境中易发生氢鼓泡，使纯钯制作的氢传感器在高氢浓度下容易失效．在钯中添加银和镍等金属能稳定钯氢合金 J，防止钯氢化合物从α相向β相的转化。
含8％一15％镍的钯镍合金在室温时有良好的可逆性、快速响应能力和抗硫化氢毒化的能力，能防止纯钯纳米线条阵列在较高浓度的氢环境中易发生氢鼓泡而失效的缺陷。
1 钯镍合金纳米线条阵列的制备1.1 AAO膜板法在70 mmol·dm Pd(NH3)4Cl2+3O mm0l·dm。
’NiSO4·6H20 + 0．2 mol·dm NH4Cl，pH 8．5的电解液中沉积．采用阳极氧化铝通孔模板的孔密度大约为2×10 p0res／cm ，孔径约200 nm，孔深6O m．图l(a)是采用直流电沉积的Pd．Ni 合金纳米线条SEM形貌，在一0．6～一0．8 V(vs SCE)的电势下，制备出镍含量在8％～15％的Pd．Ni合金纳米线条有序阵列，其直径和模板的孔径是一致的，约为200nm。
钯膜提纯氢气的机理简介
钯膜提纯氢气的机理简介2016-05-28 13:18来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部钯膜提纯氢气原理图氢气很容易透过钯膜，而其他气体则不可透过。
正是这一特性，使钯膜成为优良的氢气分离器和纯化器。
特别是有些工业领域需要超纯氢气，例如半导体业的MOCVD工艺。
当然，如果钯膜有缺陷或膜的密封不良，氢气的纯度就会下降。
钯膜选择性通常用同温同压下氢气与氮气渗透通量的比值( H2/N2)来表示，完全致密钯膜的选择性为无穷大。
钯管纯化氢的原理是，在300-500℃下，把待纯化的氢通入钯管的一侧时，氢被吸附在钯管壁上，由于钯的4d电子层缺少两个电子，它能与氢生成不稳定的化学键（钯与氢的这种反应是可逆的），在钯的作用下，氢被电离为质子其半径为1.5×10-15m，而钯的晶格常数为3.88×10－10m（20℃时），故可通过钯管，在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子，从钯管的另一侧逸出。
在钯管表面，未被离解的气体是不能透过的，故可利用钯管获得高纯氢。
虽然钯对氢有独特的透过性能，但纯钯的机械性能差，高温时易氧化，再结晶温度低，易使钯管变形和脆化，故不能用纯钯作透过膜。
在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素，制成钯合金，可改善钯的机械性能。
目前应用的钯合金中，银约占20-30％，其他成分（如金等）的含量＜5％。
氢透过钯合金的速率与温度、膜的厚度及渗透摸两侧的原料氢和纯氢的压力差（△P）有关。
升高温度，增大△P及减小膜的厚度，会使透氢速率增加。
但温度升高，将使渗透膜的抗拉强度降低。
因此，钯管的使用温度通常控制在450℃左右。
某些杂质可导致钯中毒，使透气性能变坏，甚至可使膜遭到破坏。
能引起钯中毒的物质有：汞、砷化物、卤化物、油蒸气、含硫和含氨物质以及粉尘等。
钯合金可制成管状（称为钯管）或膜片（称钯膜）。
基于声表面波的氢气传感器
基于声表面波的氢气传感器王文;梅盛超;薛蓄峰;梁勇;潘勇;雷刚【摘要】将钯基材料对氢气分子的特异选择性吸附能力与声表面波的快速响应特点相结合,可实现一种快速、高灵敏和低功耗的氢气检测与报警技术.传感器由双通道差分式振荡器与沉积在传感器件表面的声表面波传播路径上的钯基气敏薄膜组成.为提升传感器响应速度,该文探讨了采用钯镍合金薄膜与钯铜纳米线作为气敏材料的氢气传感器响应特性,通过对气敏材料制备方法及参数的优化,研制了两种沉积不同钯基气敏材料的氢气传感器件,并对其性能进行了评测.实验测试结果表明:钯铜纳米线气敏材料由于具有大体积表面积比和多孔结构,大幅提高了SAW氢气传感器响应速度,针对浓度为10％、4％以及0.5％的氢气响应时间可达～2s.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】7页(P758-764)【关键词】声表面波;氢气传感器;钯镍合金薄膜;钯铜纳米线;差分振荡器【作者】王文;梅盛超;薛蓄峰;梁勇;潘勇;雷刚【作者单位】中国科学院声学研究所北京 100190;中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京 100190;中国科学院声学研究所北京100190;国民核化生国家重点实验室北京 102205;航天低温推进剂技术国家重点实验室北京 100028【正文语种】中文【中图分类】O4291 引言作为一种新兴能源载体和化工原料，氢气具有来源广泛、清洁环保、可循环利用等一系列优点，对推进节能减排、调整能源产业结构和应对全球气候变化有重要意义。
但是氢气易燃易爆，其空气含量在4%～75%范围内极易发生爆炸。
因此，快速与高灵敏的氢气传感技术在氢气开发利用中的安全防护问题上扮演着极为重要的角色。
典型的氢气传感技术包括催化、热导、电化学、电阻式及光学方法[1]，各有其优缺点。
催化法的工作原理是利用可燃性气体在催化剂表面与氧气反应来进行测量[2−5]，可稳定、快速检测浓度在4%以内的氢气，但其选择性较差，易受抑制剂影响，且需较高的工作温度，难以满足氢能应用领域极高的安全与可靠性要求。
氢能发电厂专用瑞士进口Membrapor氢气H2传感器
氢能发电厂专用瑞士进口Membrapor氢气H2传感器氢能发电厂瑞士Membrapor氢气H2传感器一、产品介绍富安达带来的Membrapor氢气传感器是玻璃行业氢气检测仪器的主要核心部件,产品性能精度高、一致性好、重复性好、高稳定性、高分辨率、抗干扰能力强,可在低温下使用,是全球知名企业信赖的传感器，也是国家安全生产总局主要推荐的传性好，同时量程选择多，最高量程可以达到10000ppm以上，同时可根据客户需求定制不同量程的传感器。
Membra感器，主要应用于氢能发电厂氢气泄露检测场合，传感器的输出性能稳定，线por以其无可匹敌的实力和压倒性的技术优势雄居电化学气体传感器世界之首。
二、传感器工作原理瑞士进口Membrapor氢气传感器其工作原理是根据电化学的原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。
三、产品概述氢是通过一定的方法利用其它能源制取的一种不依赖化石燃料的储量丰富的可再生能源。
它的主要优点有:燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍;燃烧的产物除水和少量氮化氢外不会有其它有害物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境。
氢能发电，指利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。
氢气发电用为一种新洁能源的优点a．氢气的来源广泛，可以由水制得。
b．氢气燃烧的热值比化石燃料高(如下图)．大约是汽油热值的二倍。
c．最突出的优点是燃烧产物是水，不污染环境因此氢能源具有广阔的开发前景。
②氢气的性质a．氢气的物理性质：通常情况下，氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度是0.089g/L，比空气密度小，是最轻的气体。
基于表面等离子体共振的钯膜氢气传感器
１ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ Ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｆ ｇ ｇ ｙ ｐ ｇ ｇ ｙ，Ｗｕ ｙ ｆ ｇ ｙ， 烄Ｎ 烌
第３ ８卷 第１ ２期 ２ ０ １ １年１ ２月
中 国 激 光 Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ Ｅ Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ
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基于表面等离子体共振的钯膜氢气传感器
２ １ １ ２ ２ ２ 张 美１， 代吉祥 杨明红 田 旭 周树民 周 培
３ 实验和结果分析
应用光学微结构仿真设计软件 Ｍ ｏ ｄ ｅ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ － 模拟仿真了 Ａ ｕ 膜的 Ｓ Ｐ Ｒ 现象 。 在模拟过 ｇ 膜和 Ａ 将光纤结构等效为分层的平板波导结构 ， 分为 程中 ， 纤芯层 Ｄｃ 剩余包层 Ｄｃ 金属薄膜层 Ｄｍ 和敏感层 ｏ、 ｌ、
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／ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｐ ｄ Ａ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｔ ｏ ｈ ｄ ｒ ｏ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ Ａ － ｇ ｐ ｇ ｙ ｙ ｇ ｇ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ｉ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ（ Ｓ Ｐ Ｒ） ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｌ ａ ｓ ｍ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｙ ｇ ｐ ｐ ， ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｐ Ｒ ｍ ｏ ｄ ｅ ｏ ｆ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｉ ｄ ｅ ｏ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ＂ Ｄ＂ － － ｇ ｐ ； ， ｓ ｈ ａ ｅ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｇ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ． Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｄ ｒ ｏ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ４％ ， ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｓ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ Ｐ Ｒ ｐ ｙ ｇ ｇ ｐ ａ ｓ ｈ ｉ ｈ ａ ｓ １ ３ ０ ｎ Ｗ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｔ ｉ ｃ Ｓ Ｐ Ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｄ ｒ ｏ ｅ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｇ ｐ ｐ ｙ ｙ ｙ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｗ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｔ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ． ｇ ｐ ｇ ｇ ； ；ｍ ；ｍ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｌ ａ ｓ ｍ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｅ ｔ ｒ ｏ ｎ ｓ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｓ － ｇ ｐ ｇ ｐ ｙ Ｏ Ｃ Ｉ Ｓ ｃ ｏ ｄ ｅ ｓ ４ ０． ６ ６ ８ ０； ０ ６ ０． ２ ３ ７ ０ ２
钯基氢气传感器敏感机理研究 最终版
摘要摘要氢气作为一种极其重要的能源物质，被广泛应用于化工、航天、医药、交通等各个领域。
由于氢气的易燃易爆性质，一种快速、可靠的氢气传感器就显得十分必要，本论文重点研究了钯基氢气传感器的敏感机理，提出了一种钯纳米粒子吸氢模型，并且基于“裂结”原理推导了氢气传感器响应时间与钯纳米点体积的相关关系，得出了氢气传感器响应时间与钯纳米点体积或者是体积的平方根成正比的结论，并使用matlab计算模拟了二者之间的关系。
随后，基于“裂结”原理制作了相应的氢气传感器，测试了氢气传感器的性能，并结合理论研究基础进行了实验结果的分析。
本工作对快速响应纳米钯基氢气传感器的制备提供了有力的理论依据，具有重要的研究意义。
关键词：氢气传感器，“裂结”原理，响应时间，钯纳米点IABSTRACTABSTRACTHydrogen is widely used in chemistry, aerospace, medical, transportation and other fields as an extremely important energy source. Because hydrogen is very flammable and explosive, a fast and reliable hydrogen sensor is very necessary. In this work, we focus on studying the sensitive mechanism of palladium-based hydrogen sensors and build the model of palladium nanodots with hydrogen absorption. The correlation between the response time of the hydrogen sensor and the volume of palladium nanodots based on the principle of “Break junction” was achieved. We concluded that the value of response time is proportional to the volume (or the square of the volume) of palladium nanodots. In addition, Matlab is used to calculate and simulate this relationship.Subsequently, we made the hydrogen sensor based on the principle of “Break junction”and tested its performance. Finally, we analyzed the experiment results combined with basic theory research. This work provides solid theoretical of fast response nano-palladium based hydrogen sensors and has important significance. Key words: hydrogen sensors, “Break junction”, response time, palladium nanodotsII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第1章引言 (1)第2章氢气传感器的研究进程 (3)2.1 氢气传感器的研究背景 (3)2.2 钯金属中的氢气 (4)2.3 钯纳米结构的制备技术 (7)2.4 钯纳米材料在氢气传感器中的应用 (9)第3章钯纳米粒子中电子传输性质的研究 (12)3.1 金属Pb纳米粒子阵列薄膜不同状态与其电阻的研究 (12)3.1.1 钯金属纳米粒子的金属态 (12)3.1.2 钯金属纳米粒子的量子传导态 (13)3.1.3 钯金属纳米粒子的绝缘态 (14)3.2 钯金属纳米粒子薄膜体系的电子传输性质研究 (14)3.2.1 隧穿模型 (14)3.2.2 ES模型 (17)3.2.3 变程跳跃模型 (18)第4章钯基氢气传感器的响应机理 (22)4.1 钯纳米粒子吸氢机理研究 (22)4.1.1 表面化学吸附 (23)4.1.2 表层渗透 (24)4.2 经典力学理论研究 (28)4.2.1 膨胀动力学理论研究基础 (28)4.2.2 钯的膨胀动力学研究 (30)4.3 Matlab软件计算和讨论 (34)4.3.1 Matlab简介 (34)4.3.2 钯纳米粒子吸氢机理计算与讨论 (36)III4.3.3 响应时间与钯纳米粒子体积大小关系计算 (38)第5章基于性能测试的敏感机理研究 (41)5.1 钯基氢气传感器的制作与测试 (41)5.2 钯基氢气传感器的性能以及敏感机理分析 (43)第6章结束语 (44)6.1 工作归纳总结 (44)6.2 工作展望 (44)参考文献 (45)外文资料原文 (51)外文资料译文 (58)IV第1章引言第1章引言氢气作为最重要的还原气体被广泛应用在化工、航空、医药、石化、交通和能源等各个领域[1-6]。
以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能研究
以钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能研究钯镍合金作为氢燃料电池的重要组成部分，其性能直接影响着整个电池的性能和稳定性。
近年来，随着对可再生能源的需求日益增加，氢燃料电池作为一种清洁能源技术备受关注。
因此，研究钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料的性能具有重要意义。
钯镍合金是一种优质的氢燃料电池阴极材料，其优点在于具有较高的催化活性、稳定性和导电性。
在氢燃料电池中，阴极是氧化还原反应的关键部位，而钯镍合金能够有效促进氧还原反应的进行，从而提高电池效率。
研究表明，钯镍合金在氢燃料电池中具有较高的催化活性，可以有效加速氧还原反应的速率。
此外，钯镍合金还具有良好的耐腐蚀性，能够在恶劣环境下保持稳定的性能，从而延长电池的使用寿命。
除了催化活性和耐腐蚀性外，钯镍合金的导电性也是其作为氢燃料电池阴极材料的重要优势之一。
较高的导电性能使得钯镍合金能够有效传递电子，从而提高电池的整体效率和性能。
然而，钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料仍然面临着一些挑战。
首先，其成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，钯镍合金在长时间使用过程中可能会出现结构疲劳和活性下降的问题，影响了电池的稳定性和寿命。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断探索新的合金材料或表面修饰方法，以提高钯镍合金的性能和降低成本。
例如，通过引入其他金属元素或纳米结构设计，可以进一步提高钯镍合金的催化活性和稳定性。
此外，研究人员还在探索钯镍合金与其他材料的复合应用，以实现更高效的氢燃料电池系统。
复合材料不仅可以克服单一材料的不足，还可以发挥各自优势，实现协同效应，提高电池的整体性能。
总结一下本文的重点，我们可以发现，钯镍合金作为氢燃料电池阴极材料具有较高的催化活性、稳定性和导电性，是目前较为理想的选择。
然而，仍有许多问题需要进一步研究和解决，以推动氢燃料电池技术的发展和应用。
希望未来的研究能够进一步提高钯镍合金的性能，实现其在清洁能源领域的广泛应用。
薄膜型钯-铬合金氢气传感器技术研究
薄膜型钯-铬合金氢气传感器技术研究肖友文;景涛;谢贵久;张建国;王玉明;章良【摘要】This paper presented a hydrogen sensor using Pd/Cr sensing material,and the hydrogen sensor was prepared by MEMS technology. The testing results indicate than this hydrogen sensor can realize concentration form 0 to 4% hydrogen detection, this sensor has linear-output characteristic, and it has better response characteristic and higher recoveries.%文中介绍了采用Pd-Cr合金作为氢敏材料,利用MEMS加工技术制备薄膜型氢气传感器.测试了传感器对0～4％浓度范围氢气的敏感特性,结果显示,传感器对0～4％氢气浓度具有良好的线性输出特性,并表现出较高的响应灵敏度和较好的响应重复性.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P7-9)【关键词】薄膜;钯铬;氢气传感器【作者】肖友文;景涛;谢贵久;张建国;王玉明;章良【作者单位】中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;空军驻湖南军代室,湖南长沙410100【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言文中采用钯－铬合金体系作为氢气敏感材料，设计并制备了微型薄膜式钯－铬氢气传感器。
钯铬合金薄膜型氢气传感器的设计与制作
钯铬合金薄膜型氢气传感器的设计与制作张建国;景涛;曾固;钱力;宋祖殷【摘要】采用钯铬合金做为氢敏材料,设计制备了集成铂薄膜加热器和测温器的氢气传感器.对不同环境温度下温度补偿后氢气传感器的响应特性进行了测试,测试结果表明铂加热器和测温器可消除环境温度对氢气传感器的影响;并研究了不同补偿温度下氢气传感器的响应特性,结果表明,随着补偿温度的升高,传感器吸氢速率和脱氢速率增加.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2015(044)009【总页数】5页(P1-4,34)【关键词】钯铬合金;薄膜;氢气传感器【作者】张建国;景涛;曾固;钱力;宋祖殷【作者单位】中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410111;航天医学工程研究所,北京100094;航天医学工程研究所,北京100094;空军驻湖南军代室,湖南长沙410110【正文语种】中文【中图分类】TN451在载人航天工程中，氧气的供给主要依赖于水的电解。
在电解制备氧气的过程中，氢气做为副产品同时被电解出来，电解系统可能因意外情况引起输氢管道氢泄漏，或者电解出来的氢气进入输氧管道，造成巨大的安全隐患。
氢气传感器主要用来检测电解出来的氧气流经管道中的氢气浓度、输氢管道氢泄漏以及舱体中的氢气浓度，保证航天器的安全运行。
由于催化燃烧式氢气传感器工作温度较高（300～400℃），铂丝老化严重，长期工作造成传感器零点漂移增大，严重影响传感器测量精度。
而薄膜式钯合金氢气传感器工作温度低（50～80℃），钯合金电阻稳定性高，具有较好的测试重复性，可长期稳定工作。
本文报道采用钯铬合金做为氢敏材料，设计制备集成铂薄膜加热电阻和测温电阻的钯铬合金薄膜式氢气传感器，可实现氢气传感器自身温度补偿，消除环境温度对氢气传感器工作特性的影响。
气敏材料是气体传感器的关键所在，不同气敏材料的传感性能和检测原理存在着一定的区别。
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钯镍合金氢气传感器是一种专门用于检测氢气浓度的传感器，其原理主要基于钯镍合金对氢气的特殊吸附性能和电学性能的变化。
下面将详细介绍钯镍合金氢气传感器的原理和工作过程。
钯镍合金是一种具有优异氢气吸附性能的金属材料。
在钯镍合金中，钯（Pd）原子对氢气的吸附能力非常强，而镍（Ni）原子则起到调节钯原子间距和增强合金机械强度的作用。
当钯镍合金暴露在含有氢气的环境中时，氢气分子会被吸附到钯原子表面，并与之形成钯-氢（Pd-H）化合物。
这个过程中，氢气分子分解成氢原子，并进入钯镍合金的晶格间隙中，导致合金的体积发生微小膨胀。
随着氢气浓度的增加，钯镍合金中的氢原子数量也会增加，进而改变合金的电学性能。
具体来说，氢原子的引入会影响钯镍合金中自由电子的浓度和迁移率，从而导致合金的电阻率发生变化。
这种电阻率的变化与氢气浓度之间存在一定的函数关系，因此可以通过测量钯镍合金的电阻率来推断出氢气的浓度。
为了实现氢气浓度的精确测量，钯镍合金氢气传感器通常采用薄膜技术和微电子加工技术相结合的方式。
首先，在传感器基底上沉积一层钯镍合金薄膜，该薄膜具有优异的氢气吸附性能和电学性能。
然后，在薄膜表面制作电极和引线，以便与外部测量电路连接。
在工作过程中，当氢气分子通过传感器薄膜时，它们会被钯镍合金吸附并分解成氢原子。
随着氢原子数量的增加，钯镍合金薄膜的电阻率发生变化。
这个变化会被外部测量电路捕捉到，并转换成电信号进行输出。
通过对电信号的处理和分析，可以得到氢气浓度的精确值。
需要注意的是，钯镍合金氢气传感器对氢气的响应速度、灵敏度、选择性和稳定性等性能指标受到多种因素的影响，如合金成分、薄膜厚度、制备工艺、工作温度等。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求对传感器进行优化设计，以提高其性能表现。
总之，钯镍合金氢气传感器利用钯镍合金对氢气的特殊吸附性能和电学性能变化来实现氢气浓度的精确测量。
通过薄膜技术和微电子加工技术的结合，可以制作出高性能、高可靠性的氢气传感器，为工业、环保、能源等领域的氢气检测和监控提供有力支持。