钯合金纳米薄膜氢气传感器原理
根据测量量程的不同,钯合金纳米薄膜氢气传感器技术原理分为两种类型:
第一种薄膜电阻型,利用金属薄膜对气体的催化分解作用。
氢气分子吸附至合金薄膜表面,在钯合金薄膜的催化作用下,氢气分子分解成两个氢原子,氢原子扩散至钯合金晶格内部,引起晶格膨胀与相变,造成合金薄膜电导率产生变化,根据这一特性原理,可实现氢气0.4~100%浓度的测量。
第二种利用键合过程引起MIS结构中C-V特性曲线发生变化。
在钯-二氧化硅-硅的MIS结构中,氢气吸附至钯薄膜表面并分解为两个H原子,H原子扩散通过钯合金薄膜达到与二氧化硅接触的界面处,在界面处发生键合反应,该键合过程引起MIS结构中C-V特性曲线发生变化,电压出现偏移。电压偏移量与氢气浓度相关,根据这一特性原理可测量15ppm~4000ppm的氢气浓度。
测量范围广
有无氧气均可正常工作
不消耗氢气
可直接与绝缘油介质接触
无其它气体交叉敏感
量程:15ppm~100%(H2/N21AT)
响应时间:<60s
漂移特性:<5%F.S/year
精度:<±20%或25ppm(取最大值)
重复性:<±10%或15ppm(取最大值)
校准周期:180天
氧气特性:有无氧气均可
交叉敏感性:<2%(CO、CO2、CH4)
测量介质温湿度:-20~60℃0~95RH%
目标寿命:10年
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传感器原理-速度传感器
常见传感器原理及应用
钯合金的一种。常用的钯银钴合金是PdAgCo35-15,其组织为单相固溶体,硬度达HB192, 电阻率38Ω·mm/m。与银铜合金相比,具有较好的耐蚀性和抗氧化性能,可用作在恶劣环境中工作的弹性元件接点。
用于氢气与杂质的分离。
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1.5×1015m,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。
当前应用的钯合金中,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)。
相关标准:YS/T 416-1999 氢气净化用钯合金管材
分类:钯银合金管,钯银金钇合金管,钯合金膜,钯银金钇合金膜
产品名称 |
合金牌号 |
产品状态 |
规格范围(mm) |
主要性能 |
主要用途 |
钯银合金管 |
PdAg |
硬态(Y) |
外径:ɸ1~10,壁厚0.04~1.0 |
净化过的氢气纯度大于99.9999%。 用ɸ3*0.08*220mm的合金管10根,产氢量可达200ml/min。 |
用作点解超纯氢气发生器的阴极扩散体。该发生器在气相色谱分析中得到广泛的应用 |
钯银金镍合金管 |
PdAgAuNi |
同上 |
用该合金制取的氢气纯度大于99.9999%。 用ɸ2*0.08*600mm的合金管54根,产氢量可达1.5m³/h。 |
主要用于管式氢气净化装置。该装置在半导体工业中得到广泛的应用。 |
|
钯合金膜 |
PdAgAuNi |
退火态(M) |
0.06~0.1*50~180*250 |
用该合金膜制取的氢气纯度大于99.9999%。 退火态的箔材室温纵向力学性能为: 抗拉强度:≥40kg/mm2 维氏硬度≥100kg/ mm2 延伸率≥10% 透氢速率≥0.9L/h.cm2 |
用于制造膜式氢气净化装置 |
钯银金钇合金膜 |
PdAgAuY |
0.06~0.1*130~170*170 |
同上 |
同上 |
palladium-copper-nickel-manganese alloy
是钯含铜、镍和锰的四元高温钎料合金,有PdCuNiMn55-15-10和PdCuNiMn35-20-15。前者的熔点1060~1105℃,钎焊温度1110℃。用真空感应炉形成牢固氧化膜的铝合金、铬合金、钛合金以及抗蠕变的镍钼合金和钨、钼等材料。此合金抗剪强度较高,可在550~850℃的温度下工作,在原子能工业中得到应用。