鈀合金納米薄膜氫氣傳感器原理
根據(jù)測量量程的不同,鈀合金納米薄膜氫氣傳感器技術(shù)原理分為兩種類型:
第一種薄膜電阻型,利用金屬薄膜對氣體的催化分解作用。
氫氣分子吸附至合金薄膜表面,在鈀合金薄膜的催化作用下,氫氣分子分解成兩個氫原子,氫原子擴散至鈀合金晶格內(nèi)部,引起晶格膨脹與相變,造成合金薄膜電導(dǎo)率產(chǎn)生變化,根據(jù)這一特性原理,可實現(xiàn)氫氣0.4~100%濃度的測量。
第二種利用鍵合過程引起MIS結(jié)構(gòu)中C-V特性曲線發(fā)生變化。
在鈀-二氧化硅-硅的MIS結(jié)構(gòu)中,氫氣吸附至鈀薄膜表面并分解為兩個H原子,H原子擴散通過鈀合金薄膜達到與二氧化硅接觸的界面處,在界面處發(fā)生鍵合反應(yīng),該鍵合過程引起MIS結(jié)構(gòu)中C-V特性曲線發(fā)生變化,電壓出現(xiàn)偏移。電壓偏移量與氫氣濃度相關(guān),根據(jù)這一特性原理可測量15ppm~4000ppm的氫氣濃度。
測量范圍廣
有無氧氣均可正常工作
不消耗氫氣
可直接與絕緣油介質(zhì)接觸
無其它氣體交叉敏感
量程:15ppm~100%(H2/N21AT)
響應(yīng)時間:<60s
漂移特性:<5%F.S/year
精度:<±20%或25ppm(取最大值)
重復(fù)性:<±10%或15ppm(取最大值)
校準周期:180天
氧氣特性:有無氧氣均可
交叉敏感性:<2%(CO、CO2、CH4)
測量介質(zhì)溫濕度:-20~60℃0~95RH%
目標壽命:10年
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5.石油化工------過程監(jiān)測、泄漏監(jiān)測
6.氫能源汽車----加氫站、氫能源汽車泄漏監(jiān)測
鈀合金的一種。常用的鈀銀鈷合金是PdAgCo35-15,其組織為單相固溶體,硬度達HB192, 電阻率38Ω·mm/m。與銀銅合金相比,具有較好的耐蝕性和抗氧化性能,可用作在惡劣環(huán)境中工作的彈性元件接點。
用于氫氣與雜質(zhì)的分離。
鈀管純化氫的原理是,在300—500℃下,把待純化的氫通入鈀管的一側(cè)時,氫被吸附在鈀管壁上,由于
鈀的4d電子層缺少兩個電子,它能與氫生成不穩(wěn)定的化學(xué)鍵(鈀與氫的這種反應(yīng)是可逆的),在鈀的作用下,氫被電離為質(zhì)子其半徑為1.5×1015m,而鈀的晶格常數(shù)為3.88×10-10m(20℃時),故可通過鈀管,在鈀的作用下質(zhì)子又與電子結(jié)合并重新形成氫分子,從鈀管的另一側(cè)逸出。在鈀管表面,未被離解的氣體是不能透過的,故可利用鈀管獲得高純氫。雖然鈀對氫有獨特的透過性能,但純鈀的機械性能差,高溫時易氧化,再結(jié)晶溫度低,易使鈀管變形和脆化,故不能用純鈀作透過膜。在鈀中添加適量的IB族和Ⅷ族元素,制成鈀合金,可改善鈀的機械性能。
當(dāng)前應(yīng)用的鈀合金中,銀約占20—30%,其他成分(如金等)的含量<5%。氫透過鈀合金的速率與溫度、膜的厚度及滲透摸兩側(cè)的原料氫和純氫的壓力差(△P)有關(guān)。升高溫度,增大△P及減小膜的厚度,會使透氫速率增加。但溫度升高,將使?jié)B透膜的抗拉強度降低。因此,鈀管的使用溫度通??刂圃?50℃左右。
某些雜質(zhì)可導(dǎo)致鈀中毒,使透氣性能變壞,甚至可使膜遭到破壞。能引起鈀中毒的物質(zhì)有:汞、砷化物、鹵化物、油蒸氣、含硫和含氨物質(zhì)以及粉塵等。鈀合金可制成管狀(稱為鈀管)或膜片(稱鈀膜)。
相關(guān)標準:YS/T 416-1999 氫氣凈化用鈀合金管材
分類:鈀銀合金管,鈀銀金釔合金管,鈀合金膜,鈀銀金釔合金膜
產(chǎn)品名稱 |
合金牌號 |
產(chǎn)品狀態(tài) |
規(guī)格范圍(mm) |
主要性能 |
主要用途 |
鈀銀合金管 |
PdAg |
硬態(tài)(Y) |
外徑:?1~10,壁厚0.04~1.0 |
凈化過的氫氣純度大于99.9999%。 用?3*0.08*220mm的合金管10根,產(chǎn)氫量可達200ml/min。 |
用作點解超純氫氣發(fā)生器的陰極擴散體。該發(fā)生器在氣相色譜分析中得到廣泛的應(yīng)用 |
鈀銀金鎳合金管 |
PdAgAuNi |
同上 |
用該合金制取的氫氣純度大于99.9999%。 用?2*0.08*600mm的合金管54根,產(chǎn)氫量可達1.5m3/h。 |
主要用于管式氫氣凈化裝置。該裝置在半導(dǎo)體工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 |
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鈀合金膜 |
PdAgAuNi |
退火態(tài)(M) |
0.06~0.1*50~180*250 |
用該合金膜制取的氫氣純度大于99.9999%。 退火態(tài)的箔材室溫縱向力學(xué)性能為: 抗拉強度:≥40kg/mm2 維氏硬度≥100kg/ mm2 延伸率≥10% 透氫速率≥0.9L/h.cm2 |
用于制造膜式氫氣凈化裝置 |
鈀銀金釔合金膜 |
PdAgAuY |
0.06~0.1*130~170*170 |
同上 |
同上 |
palladium-copper-nickel-manganese alloy
是鈀含銅、鎳和錳的四元高溫釬料合金,有PdCuNiMn55-15-10和PdCuNiMn35-20-15。前者的熔點1060~1105℃,釬焊溫度1110℃。用真空感應(yīng)爐形成牢固氧化膜的鋁合金、鉻合金、鈦合金以及抗蠕變的鎳鉬合金和鎢、鉬等材料。此合金抗剪強度較高,可在550~850℃的溫度下工作,在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用。