氫風(fēng)勁吹！傳感器技術(shù)如何化解氫氣安全困局？

在全球應(yīng)對(duì)氣候變化與能源轉(zhuǎn)型的迫切需求下，氫能以其零碳排放（使用綠氫時(shí)）和能量密度高的優(yōu)勢(shì)，正以前所未有的速度從藍(lán)圖走向現(xiàn)實(shí)。

預(yù)計(jì)到2030年，全球氫能需求將超過(guò)1.5億噸，直接投資額達(dá)3200億美元；到2050年，氫能需求可能增至當(dāng)前的10倍，產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值突破2.5萬(wàn)億美元，占全球終端能源需求的10%-20%。

氫燃料電池汽車(chē)、工業(yè)深度脫氫、大規(guī)模可再生能源儲(chǔ)能等應(yīng)用場(chǎng)景正加速落地，一個(gè)龐大的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈正在形成。

然而，氫氣的廣泛應(yīng)用也帶來(lái)了不容忽視的安全挑戰(zhàn)。

氫氣是自然界最輕的氣體，具有極強(qiáng)的擴(kuò)散性和滲透性，極易在密閉或半密閉空間中積聚。更關(guān)鍵的是，其爆炸極限范圍極寬，且點(diǎn)燃所需能量極低，一個(gè)微小的火花或靜電放電就可能引發(fā)災(zāi)難性事故。

同時(shí)，氫氣無(wú)色無(wú)味，人類(lèi)感官無(wú)法直接察覺(jué)其泄漏。歷史上，無(wú)論是工業(yè)設(shè)施還是早期氫能示范項(xiàng)目（如挪威、韓國(guó)加氫站事故），都曾因氫氣泄漏、積聚引發(fā)爆炸，造成嚴(yán)重?fù)p失，凸顯了實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的不可或缺性。

正是在這一背景下，氫氣檢測(cè)傳感器成為了保障氫能安全發(fā)展的“生命線(xiàn)”和“哨兵”。其核心價(jià)值在于能在潛在危險(xiǎn)濃度形成之前，快速、準(zhǔn)確地識(shí)別氫氣泄漏，為及時(shí)預(yù)警和啟動(dòng)應(yīng)急措施贏得關(guān)鍵時(shí)間。

現(xiàn)代氫氣傳感器技術(shù)多樣，主要包括電化學(xué)型、半導(dǎo)體型、催化燃燒型等。當(dāng)前研發(fā)聚焦于提升靈敏度、選擇性、響應(yīng)速度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性及在極端溫濕度環(huán)境下的可靠性，并積極探索納米材料、MEMS技術(shù)等前沿方向以?xún)?yōu)化性能。

電化學(xué)型氫氣傳感器

MEv-GH01/GH02氫氣傳感器是燃料電池型傳感器，氫氣和氧氣在工作電極和對(duì)電極上發(fā)生相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)并釋放電荷形成電流，產(chǎn)生的電流大小與氫氣濃度成正比并遵循法拉第定律，通過(guò)測(cè)定電流的大小即可判定氫氣濃度的高低。

ZE630-H2是一個(gè)通用型、小型化的氣體檢測(cè)模組。該模組搭載燃料電池型的電化學(xué)扣式傳感器，不僅功耗低，還能有效避免傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器漏液風(fēng)險(xiǎn)。在電路方面，采用儀表放大器、高精度AD轉(zhuǎn)換器等，將檢測(cè)的氣體濃度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并可通過(guò)串口、PWM等信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅信號(hào)穩(wěn)定，還可進(jìn)行多項(xiàng)選擇。

半導(dǎo)體氫氣傳感器

MP-810/MPv-820氫氣傳感器采用多層厚膜制造工藝，在陶瓷基片上制作加熱、測(cè)量電極和金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏層，封裝在金屬殼體內(nèi)。當(dāng)環(huán)境空氣中有被檢測(cè)氣體存在時(shí)傳感器電導(dǎo)率發(fā)生變化，該氣體的濃度越高，傳感器的電導(dǎo)率就越高。通過(guò)電路將這種電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與氣體濃度對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。

MEMS氫氣傳感器

MPA-2011B 氫氣傳感器采用 MEMS 工藝把檢測(cè)元件和參比元件配對(duì)組成雙臂電橋，遇氫氣時(shí)檢測(cè)元件電阻升高，參比元件電阻不變，橋路輸出電壓變化，該電壓變化量隨氫氣濃度增大而增大。

氫氣檢測(cè)傳感器雖小，卻是撬動(dòng)萬(wàn)億氫能產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展的關(guān)鍵支點(diǎn)。持續(xù)推動(dòng)傳感器技術(shù)的創(chuàng)新與普及，為制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注、應(yīng)用全鏈條構(gòu)建堅(jiān)實(shí)可靠的安全基石，也是助力氫能真正安全融入現(xiàn)代化能源體系的重要組成部分。