Представлен новый подводный датчик водорода: высокоточный мониторинг в реальном времени для промышленной безопасности
Недавно исследовательская группа Водород Смысл Технологии Ко., ООО. успешно разработала новый тип подводного датчика растворенного водорода и способ его изготовления, преодолев технические проблемы традиционных датчиков водорода, которые подвержены повреждениям и не могут стабильно работать в течение длительного времени в слабопроводящих средах. Этот подводный датчик водорода обладает такими преимуществами, как простая структура, высокая чувствительность и сверхнизкое энергопотребление, что делает его пригодным для широкого спектра промышленных применений, включая энергетическую, нефтехимическую и полупроводниковую промышленность, предоставляя надежное решение для мониторинга растворенного водорода в воде в режиме реального времени.
Патент на изобретение: Подводный датчик растворенного водорода и способ его изготовления
Технологические инновации: супергидрофобное покрытие + мостовая структура Уитстона
Основная конструкция подводного датчика водорода имеет следующие особенности:
1. Конструкция гибкой подложки из полиимида (ПИ) и двойного водородочувствительного чипа:
л Для электрической интеграции используется технология склеивания перевернутых кристаллов, обеспечивающая высокую точность и стабильность.
л Два чувствительных к водороду чипа образуют мостовую структуру Уитстона:
Один чип подвергается воздействию воды, другой чип запечатан в закрытой камере для компенсации воздействия окружающей среды, что значительно повышает точность измерений.
2. Технология супергидрофобного покрытия:
л На поверхность сенсора нанесено композитное покрытие из частиц нанооксида алюминия и графена:
Нано-Алюминий: Обеспечивает механическую поддержку и изоляцию.
Графен: Использует свои супергидрофобные свойства для эффективной изоляции воды, позволяя молекулам водорода свободно проходить, гарантируя, что подводный датчик водорода может надежно работать в экстремальных условиях. Лабораторные данные показывают, что подводный датчик водорода может непрерывно контролировать концентрацию растворенного водорода в воде (2ppm~20000ppm) с превосходной повторяемостью и стабильностью.
Решение проблем отрасли: не требуется отопление, низкое энергопотребление, мониторинг в реальном времени
Традиционные датчики водорода используют нагревательные элементы для поддержания рабочей температуры, что не только потребляет большую мощность, но и имеет тенденцию выходить из строя в слабопроводящих средах из-за утечки тока. Этот новый продукт устраняет необходимость в нагревательных и температурных компонентах измерения благодаря своей конструкции моста Уитстона с рабочим током всего 1 мА, что значительно снижает потребление энергии и делает его пригодным для долгосрочного подводного развертывания. Кроме того, технология склеивания перевернутым кристаллом и инкапсуляция герметиком эффективно предотвращают риски короткого замыкания, вызванные открытыми металлическими частями, обеспечивая надежность в сложных рабочих условиях.
Широкие перспективы применения, стимулирующие интеллектуальные модернизации промышленности
Подводный датчик водорода может контролировать концентрацию растворенного водорода в таких средах, как охлаждающая вода генератора и трансформаторное масло в режиме реального времени, предотвращая такие угрозы безопасности, как старение оборудования, короткие замыкания и даже взрывы, вызванные накоплением водорода. В настоящее время отрасль в значительной степени полагается на офлайновые лабораторные испытания, которые отнимают много времени и не могут обеспечить динамическое отслеживание данных. Появление этого продукта будет способствовать переходу отрасли от "периодического отбора проб дддххх к "мониторингу в реальном времени, дддххх поддерживая интеллектуальные и ориентированные на безопасность обновления критических областей, таких как энергосистемы и нефтехимические предприятия.
Исследовательская группа заявила, что эта технология вступила в фазу индустриализации, и будущие усилия будут сосредоточены на оптимизации процесса нанесения покрытия и расширении применения датчика в новых областях, таких как морская разведка и водородная энергетика. С быстрым развитием мировой водородной энергетики это инновационное достижение, как ожидается, станет ключевым технологическим столпом для обеспечения промышленной безопасности и эффективной работы.
