CN101523200A - 氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置，其中氢气浓度传感器具有基板、以及在基板上相互邻接而形成的多个氢检测膜。这些氢检测膜具有薄膜层以及形成于薄膜层表面的触媒层。当各触媒层接触氢气时，通过光触媒作用将薄膜层可逆地氢化，并且使电阻值可逆地变化。各薄膜层的、相对于氢气浓度变化产生电阻值变化的灵敏度以及氢气浓度测定范围是不同的。由此，氢气浓度传感器在氢气浓度较低的情况下，通过灵敏度高的薄膜层来测定氢气浓度，或者在氢气浓度较高的情况下，通过测定范围大的薄膜层来测定氢气浓度。

Description

氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置

技术领域

本发明涉及一种用于测定氢气浓度的氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置。

背景技术

在氢气制备工序或者对燃料电池系统的工作状态进行监视等过程中，必须测定氢气浓度。同时，在氢气制备成套设备或者储藏设备中，出于安全管理的考虑必须测定氢气浓度。所以，有关选择性地吸收氢气并且电阻值可逆地变化的氢吸收合金等技术已被开发，这类技术例如公开在日本特开2005-256028号公报中。另外，有关利用光触媒作用的氢气浓度测定技术，即，与由光触媒层酸化分解的试样气体相接触，电阻值发生可逆的变化的薄膜层等技术也在开发之中。这类技术例如公开在日本特开2005-214933号公报中。这些技术均在常温下不需要使用电解液。另外，通过这些技术可以实现氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置的小型化轻型化。

但是，根据氢吸收合金的电阻值变化对氢气浓度进行的测定，与氢吸收合金能够吸收多少氢，电阻值发生多少变化(即，完全没有吸收氢时的电阻值与吸收氢而变化到极限值时的电阻值之差(电阻值的变化范围))相关。为此，氢气浓度的测定范围(以下称为“测定范围”)存在极限。在由光触媒层酸化分解试样气体而使薄膜层的电阻值可逆地变化的技术中，也同样存在极限。

图9为表示采用光触媒层和薄膜层的氢气浓度传感器的电阻值变化特性的图。在图9中，通过将氢气浓度作为参数，表示从时刻t0开始连续接触氢气的氢气浓度传感器的电阻值随时间推移而变化的情况。这里，d1至d4是表示氢气浓度，氢气浓度d1为最低、以氢气浓度d2、d3、d4的顺序增高。

在氢气浓度较低时，薄膜层的电阻值比较缓慢地上升后保持低电阻值的稳定状态。随着氢气浓度的增高，薄膜层的电阻值在更迅速地上升的同时，可以达到更高电阻值的稳定状态。但是，当氢气浓度超过某个极限时，薄膜层的处于稳定状态的电阻值达到极限电阻值Rsm(图9表示氢气浓度传感器的电阻值在浓度d4达到极限值Rsm的情况)，再也不会增加。为此，(因为氢气浓度超出了测定范围的上限)不能测定浓度d4以上的氢气浓度。因此，如果采用电阻值的变化范围大的氢气浓度传感器，测定范围变宽，可以测定高浓度。但是，在低浓度区域的测定精度降低。另一方面，如果采用电阻值的变化范围小的氢气浓度传感器，在低浓度区域能够进行高精度的测定。但是，因为测定范围小，所以，不能测定高浓度。

这样，在以往的氢气浓度测定技术中，有在大的测定范围不能维持高测定精度的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在大的测定范围能够维持高测定精度的氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置。同时，进一步的优选目的是提供一种可以发现氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置的异常的氢气浓度测定装置。

为了达到上述目的，本发明的氢气浓度传感器具有基板、以及在所述基板上相互邻接而形成的多个氢检测膜。并且，多个所述氢检测膜分别具有形成于基板上的薄膜层以及形成于所述薄膜层表面的触媒层。于是，当各个所述氢检测膜与环境中(即，作为氢气浓度测定对象的空气中)含有的氢气接触时，各个所述氢检测膜的所述触媒层通过光触媒作用将各个所述薄膜层可逆地氢化。当各个所述薄膜层氢化时，与环境中的氢气浓度相应，电阻值可逆地变化。各个所述薄膜层的电阻值的变化特性(将氢气浓度作为电阻值变化而进行检测的灵敏度，即，氢气浓度的测定灵敏度)分别不同。

在此，与相互邻接而形成的各氢检测膜接触的环境中的氢气浓度可以看作几乎是同一浓度。因此，所述氢气浓度传感器在氢气浓度较低的情况下(即，在任一氢检测膜中电阻值均未达到极限电阻值的情况)，通过测定相对于氢气浓度的电阻值的变化较大(即，灵敏度高)的薄膜层的电阻值，可以高精度地测定氢气浓度。另外，所述氢气浓度传感器在氢气浓度较高的情况下，通过测定电阻值变化至极限电阻值的薄膜层以外的薄膜层的电阻值，可以在大的测定范围测定氢气浓度。这样，利用本发明的氢气浓度传感器能够高精度且大范围地测定氢气浓度。

具体地说，在所述氢气浓度传感器中，也可以例如由镁镍合金薄膜层或者镁薄膜层形成各氢检测膜上的薄膜层，由钯或者白金形成触媒层。

本发明的氢气浓度测定装置具有通过光触媒作用测定氢气浓度的氢气浓度传感器、将光照射于所述氢气浓度传感器的光源、以及使用所述氢气浓度传感器测定氢气浓度的数据处理装置。所述氢气浓度传感器的结构如上所述。所述数据处理装置具有：具备所述氢气浓度传感器并分别测定多个氢检测膜的薄膜层的电阻值的电阻测定部、以及从所述电阻测定部测定的所述薄膜层各自的电阻值来测定氢气浓度的测定控制部。所述测定控制部在氢化后的所述薄膜层的电阻值均未达到规定的限制电阻值时(即，氢气浓度较低时)，根据相对于氢气浓度电阻值变化最大的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。再有，关于限制电阻值将在实施例中详细说明。另一方面，在各薄膜层中出现电阻值达到所述限制电阻值的薄膜层时，根据电阻值未达到所述限制电阻值的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。

因此，所述氢气浓度测定装置在氢气浓度较低时，可以从灵敏度最高的薄膜层的电阻值来高精度地测定氢气浓度。另外，在各薄膜层中出现电阻值达到所述限制电阻值的薄膜层时，可以根据电阻值未达到所述限制电阻值的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。因此，利用本发明的氢气浓度测定装置能够扩大氢气浓度的测定范围，可以高精度且大范围地测定氢气浓度。

优选所述氢气浓度测定装置在氢化后的所述薄膜层中出现电阻值达到所述限制电阻值的薄膜层时，根据电阻值未达到所述限制电阻值的薄膜层中灵敏度最高的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。通过这样的方法，可以将氢气浓度的测定精度维持为最高。

在本发明的氢气浓度传感器中，多个氢检测膜接触几乎相同浓度的氢气。因此，优选也可以在所述氢气浓度测定装置检测出氢气的情况下，所述电阻测定部测定各个所述薄膜层的电阻值在单位时间内的变化值，所述测定控制部至少比较两个所述薄膜层的电阻值在单位时间内的变化值，求出与比较结果相对应的值。这时，在所述与比较结果相对应的值超出规定范围时，可以判断氢气浓度传感器和/或氢气浓度测定装置的测定结果有异常。因此，可以迅速检测氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置的故障。

如上所述，根据本发明的氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置，可以提供一种通过光触媒作用能够在大的测定范围中维持高测定精度的氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置。

附图说明

图1为表示本发明的一实施例的氢气浓度传感器的结构概略的俯视图。

图2为表示图1的氢气浓度传感器的简略结构的剖面图。

图3为表示图1的氢气浓度传感器的各氢检测膜接触氢气时，各薄膜层的电阻值的单位时间(dt)内的变化的图。

图4为本发明一实施例的氢气浓度测定装置的简略结构图。

图5为利用图4的氢气浓度测定装置测定氢气浓度的流程图。

图6A为表示在图4的氢气浓度测定装置中氢气浓度为低浓度时的各薄膜层的电阻值与限制电阻值的关系图。

图6B为表示在图4的氢气浓度测定装置中氢气浓度为中浓度时的各薄膜层的电阻值与限制电阻值的关系图。

图6C为表示在图4的氢气浓度测定装置中氢气浓度为高浓度时的各薄膜层的电阻值与限制电阻值的关系图。

图7为用于说明图4的氢气浓度测定装置的测定范围的图。

图8为利用图4的氢气浓度测定装置检测氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置异常的流程图。

图9为将以往的氢气浓度传感器的电阻值变化特性与氢气浓度和极限电阻值的关系共同进行表示的图。

具体实施例

下面，根据图1至图8对本发明一实施例的氢气浓度传感器以及氢气浓度测定装置进行说明。

首先，根据图1至图3对本实施例的氢气浓度传感器10的结构进行说明。图1为表示本发明一实施例的氢气浓度传感器的简略结构的俯视图，图2为表示氢气浓度传感器的简略结构的剖面图。

如图1所示，氢气浓度传感器10具有：由金属、玻璃或丙烯树脂等形成的基板11，以及形成于基板11上的第一氢检测膜12a、第二氢检测膜12b以及第三氢检测膜12c。

如图2所示，第一氢检测膜12a具有形成于基板11表面的薄膜层13a、形成于薄膜层13a表面的触媒层14a。薄膜层13a的一端连接第一电极15a，薄膜层13a的另一端连接第二电极16a。

和第一氢检测膜12a一样，第二氢检测膜12b具有薄膜层13b和触媒层14b。薄膜层13b的一端连接第一电极15b，薄膜层13b的另一端连接第二电极16b(图1)。

另外，和第一氢检测膜12a一样，第三氢检测膜12c具有薄膜层13c和触媒层14c。薄膜层13c的一端连接第一电极15c，薄膜层13b的另一端连接第二电极16c(图1)。

薄膜层13a至13c由同一成分构成，其长度相同。但是，薄膜层13a的宽度比薄膜层13b的宽度小，薄膜层13b的宽度比薄膜层13c的宽度小。触媒层14a、触媒层14b以及触媒层14c分别与薄膜层13a、薄膜层13b以及薄膜层13c的形状相应而形成。薄膜层13a至13c可以通过溅射法、真空蒸镀法、电子束蒸镀法、电镀法等形成，其组成为例如MgNix(0≤x<0.6)。触媒层14a至14c可以分别通过在相应的薄膜层的表面涂层而形成，其厚度为例如1nm至100nm。

在形成该薄膜层13a至13c以及触媒层14a至14c时，当氢气浓度传感器10接触氢气浓度在100ppm程度以上的环境时，在例如10毫秒程度以上的时间内，薄膜层13a至13c的电阻值迅速地变化(电阻值增高)。

下面，对这样构成的氢气浓度传感器10的作用说明如下。

在照射来自光源的光的状态下，当氢气接触氢气浓度传感器10所具备的第一氢检测膜12a、第二氢检测膜12b、第三氢检测膜12c时，通过触媒层14a至14c的光触媒作用，薄膜层13a至13c氢化。随之，薄膜层13a至13c的电阻值随时间增加，薄膜层13a至13c达到稳定状态。

在此，氢气浓度为d(ppm)的环境(空气)接触氢气浓度传感器10时，薄膜层13a处于稳定状态的电阻值为Rad、薄膜层13b处于稳定状态的电阻值为Rbd、薄膜层13c处于稳定状态的电阻值为Rcd。在本实施例的氢气浓度传感器10中，以满足Rad＝2Rbd＝4Rcd的关系的方式形成薄膜层13a至13c。即，氢气浓度的测定灵敏度为第一氢检测膜12a比第二氢检测膜12b高2倍，第二氢检测膜12b比第三氢检测膜12c高2倍。在氢气浓度传感器10中，只要电阻值Rad、Rbd以及Rcd的关系满足Rad>Rbd>Rcd即可，并不限定于上述比例关系。

在此，当由于薄膜层13a至13c的氢化而产生的电阻值的极限值分别为Ram、Rbm以及Rcm时，以使电阻值Ram比电阻值Rbm稍高，电阻值Rbm比Rcm稍高的方式形成各氢检测膜12a至12c。另外，在氢气浓度为0(ppm)时，薄膜层13a的电阻值为Ra0、薄膜层13b的电阻值为Rb0、薄膜层13c的电阻值为Rc0，电阻值Ra0、Rb0以及Rc0分别与Ram、Rbm以及Rcm相比极小。因此，薄膜层13a至薄膜层13c的电阻值的变化范围大致相等。

图3为表示氢气浓度传感器10接触氢气时，薄膜层13a至13c的电阻值变化的图。如图3所示，当浓度d(ppm)的氢气从时刻t0开始持续接触氢气浓度传感器10时，薄膜层13a至13c的电阻值随时间推移增高。当薄膜层13a至13c的电阻值在达到各自的稳定值(电阻值Rad、Rbd以及Rcd)之前的、薄膜层13a至13c的电阻值在单位时间(dt)内的变化为dRa、dRb以及dRc时，在本实施例的氢气浓度传感器10中，dRa＝2dRb＝4dRc的关系成立。这里，只要dRa、dRb以及dRc的关系满足dRa>dRb>dRc即可，并不限定于上述比例关系。

因为薄膜层13a至13c在相对于光触媒作用的反应时间上有差异，所以，薄膜层13b略迟于薄膜层13a而电阻值开始增加，薄膜层13c的略迟于薄膜层13b而电阻值开始增加。

下面，根据图4对本发明一实施例的氢气浓度测定装置进行说明。如图4所示，氢气浓度测定装置20具有所述氢气浓度传感器10、将光照射于氢气浓度传感器10的光源17、以及数据处理装置30。另外根据需要也可以将氢气浓度传感器10以及光源17用框体等覆盖，排除外界光的影响，同时使周围环境在该框体内流通，测定环境中的氢气浓度。

数据处理装置30具有电阻值测定部31、测定控制部32以及显示部33。电阻值测定部31具备氢气浓度传感器并测定氢检测膜12a至12c的薄膜层13a至13c的电阻值，测定控制部32控制电阻测定部31动作的同时，处理电阻测定部31测定的数据，显示部33显示通过测定控制部32处理的氢气浓度的数据等。

电阻测定部31通过向薄膜层13a供给规定的电流，来测定第一电极15a和第二电极16a之间的电压下降。电阻测定部31基于该电压下降和上述电流值计算出薄膜层13a的电阻值。基于模拟和数字变换后的电压下降和电流值进行电阻值的计算。计算出的电阻值作为数字数据传送至测定控制部32。薄膜层13b以及13c的电阻值也同样通过电阻测定部31计算出后传送至测定控制部32。

测定控制部32具有例如微处理器和存储其程序的存储器。测定控制部32控制电阻测定部31以测定每单位时间内(例如：dt(秒))薄膜层13a至13c的电阻值。另外，测定控制部32可以记录从电阻测定部31得到的测定数据等，同时用规定形式将氢气浓度等显示于显示部33。

下面，根据图5及图7对氢气浓度测定装置20中测定氢气浓度的情况进行说明。在氢气浓度测定装置20中，考虑到薄膜层13a至13c中的电阻值极限值，即电阻值Ram、Rbm以及Rcm之间的偏差，对于薄膜层13a至13c，分别规定薄膜层13a至13c的氢气浓度测定范围的上限(电阻值的上限值)。

具体地说，将电阻值Ram、Rbm以及Rcm中最低的电阻值，或者比该最低的电阻值稍低的电阻值设定为限制电阻值Rm。在本实施例中，薄膜层13a在电阻值Ra0至Rm的变化范围内使用，薄膜层13b在电阻值Rb0至Rm的变化范围内使用，薄膜层13c在电阻值Rc0至Ram的变化范围内使用。另外，这些电阻值的变化范围并不限定于上述的范围，例如，薄膜层13a也可以在电阻值Ra0至Ram的变化范围内使用，薄膜层13b也可以在电阻值Rb0至Rbm的变化范围内使用，薄膜层13c也可以在电阻值Rc0至Rcm的变化范围内使用。

氢气浓度测定装置20分别测定具备各氢检测膜12a至12c的薄膜层13a至13c的电阻值，在进行测定氢气浓度的条件判断之后，显示氢气浓度等。测定氢气浓度的条件判断是根据图5所示的流程图进行。

首先，对氢气浓度为低浓度时的测定氢气浓度进行说明。

氢气浓度为低浓度(浓度作为d1(ppm))时，即，如图6A所示，在薄膜层13a至13c的电阻值Ra1、Rb1以及Rc1均未达到限制电阻值Rm时，数据处理装置30基于第一氢检测膜12a所具备的薄膜层13a的电阻值Ra1显示氢气浓度。

具体地说，如图5的流程图所示，数据处理装置30将薄膜层13a的电阻值Ra1和限制电阻值Rm进行比较。在电阻值Ra1比限制电阻值Rm小时，数据处理装置30判断薄膜层13a至13c的电阻值均未达到限制电阻值Rm(步骤S1的Y1)，基于电阻值Ra1求出并显示氢气浓度(步骤S4)。即，如图7所示，氢气浓度测定装置20能够在第一氢检测膜12a的所具备薄膜层13a的电阻值的变化范围内(Ra0至Rm的范围内)高精度地测定氢气浓度。

数据处理装置30也可以在判断电阻值Ra1<限制电阻值Rm、电阻值Rb1<限制电阻值Rm、以及电阻值Rc1<电阻值Rm的关系都成立的基础上，基于电阻值Ra1求出并显示氢气浓度。

氢气浓度在氢气浓度测定装置20的检测极限以下(薄膜层13a至13c的电阻值为下限值Ra0、Rb0以及Rc0)时，也可以显示数据处理装置30为检测极限以下。

另一方面，在未满足电阻值Ra1<限制电阻值Rm的条件时(步骤S1的N1)，数据处理装置30根据图5的流程图按以下所示的流程求出并显示氢气浓度。

在未满足电阻值Ra1<限制电阻值Rm的条件时，即，在氢气浓度不是低浓度时，数据处理装置30判断第一氢检测膜12a的薄膜层13a达到限制电阻值Rm，如图5的流程图所示，在步骤S2中将薄膜层13b的电阻值Rb2和限制电阻值Rm进行比较。如图6B所示电阻值Rb2比限制电阻值Rm小时，数据处理装置30判断薄膜层13b以及13c的电阻值Rb2以及Rc2均未达到限制电阻值Rm(步骤S2的Y2)，基于电阻值Rb2求出并显示氢气浓度(步骤S5)。即，氢气浓度在中浓度(浓度作为d2(ppm))时，氢气浓度测定装置20可以在第二氢检测膜12b所具备的薄膜层13b的电阻值的变化范围内高精度地测定氢气浓度。

再有，薄膜层13b在Rb0至Rm的电阻值的范围内使用，电阻值Ram相对于电阻值Rbm，具有Ram＝2Rbm的关系。因此，在Rb0至大约0.5Rm的电阻值的范围(与图7中的薄膜层13b相应的虚线部)内，氢气浓度的测定是根据第一氢检测膜12a的薄膜层13a中的电阻值的测定结果来进行。

另一方面，在未满足电阻值Rb2<限制电阻值Rm的条件时(步骤S2的N2)，数据处理装置30根据图5的流程图按以下所示的流程求出并和显示氢气浓度。

在未满足电阻值Rb2<限制电阻值Rm的条件时，即，在氢气浓度既不是低浓度也不是中浓度而是高浓度时(浓度为d3(ppm))，数据处理装置30判断第二氢检测膜12b的薄膜层13b达到限制电阻值Rm(极限值)，如图5的流程图所示，在步骤S3中将薄膜层13c的电阻值Rc3和限制电阻值Rm进行比较。如图6C所示，在电阻值Rc3比限制电阻值Rm小时，数据处理装置30判断只是薄膜层13c的电阻值未达到极限值(步骤S3的Y3)，基于电阻值Rc3求出并显示氢气浓度(步骤S6)。

另一方面，在未满足电阻值Rc3<限制电阻值Rm的条件时(步骤S3的N3)，数据处理装置30根据图5的流程图进行氢气浓度超出测定极限的显示(步骤S7)，返回步骤S1中处理。

薄膜层13c在Rc0至Rm的电阻值范围内使用，电阻值Ram、Rbm以及Rcm之间Ram＝2Rbm＝4Rcm的关系成立。因此，如图7所示，在Rc0至大约0.5Rm的电阻值的范围(与图7中的薄膜层13c相应的虚线部)内，氢气浓度的测定根据第一氢检测膜12a的薄膜层13a或者第二氢检测膜12b的薄膜层13b中的电阻值的测定结果来进行。

如上所示，因为进行氢气浓度的检测，所以，如图7中实线所示，氢气浓度测定装置20，在0至1的氢气测定范围中，由测定灵敏度最高的第一氢检测膜12a来测定0至大约0.2的范围，由第二氢检测膜12b来测定大约0.25至0.5的范围，由测定范围最大的第三氢检测膜12c来测定大约0.5至1的范围。这里，如果氢气浓度测定装置20用相同分解能力分别处理薄膜层13a至薄膜层13c的电阻值的测定结果，即，例如用10位进行模拟-数字变换，可以提高低浓度的测定精度，而且，可以在大的测定范围内维持高测定精度。

下面，根据图8对利用氢气浓度测定装置20判断氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置的异常的情况进行说明。氢气浓度测定装置20每单位时间(dt(秒))对各氢检测膜12a至12c具备的薄膜层13a至13c的电阻值进行测定。这里，氢气浓度在d(ppm)时，薄膜层13a、13b以及13c处于稳定状态的电阻值分别为Rad、Rbd以及Rcd。这时，如果这些电阻值之间Rad＝2Rbd＝4Rcd的关系成立，在单位时间dt(秒)的期间，薄膜层13a的电阻值变化dRa、薄膜层13b的电阻值变化dRb以及薄膜层13c的电阻值变化dRc之间dRa＝2dRb＝4dRc的关系成立。

氢气浓度测定装置20的测定控制部32具有微处理器以及与图8的流程图相应的程序，每dt(秒)进行以下的处理。

首先，测定控制部32判断薄膜层13a至13c的任一电阻值是否未达到限制电阻值Rm(在步骤T1中的限制电阻值的判断)，如果薄膜层13a至13c的任一电阻值达到限制电阻值(步骤T1的y1)，反复进行步骤T1中的限制电阻值的判断。

在薄膜层13a至13c的电阻值均未达到限制电阻值Rm时(步骤T1的n1)，在步骤T2中测定控制部32判断dRa/(2dRb)的值例如是否在0.8至1.2的数值范围内。如果dRa/(2dRb)的值不在上述范围内(步骤T2的n2)，测定控制部32在显示部33显示第一氢检测膜12a和/或第二氢检测膜12b为异常，或者氢气浓度测定装置20产生异常(步骤T4)。另一方面，如果dRa/(2dRb)的值在上述范围内，测定控制部32进入步骤3中处理(步骤T2的y2)。

在步骤T3中，测定控制部32判断dRb/(2dRc)的值例如是否在0.8至1.2的范围内。如果dRb/(2dRc)的值不在上述范围内(步骤T3的n3)，测定控制部32在显示部33显示第二氢检测膜12b和/或第三氢检测膜12c为异常，或者氢气浓度测定装置20产生异常(步骤T5)。如果dRb/(2dRc)的值在上述范围内(步骤T3的y3)，测定控制部32在显示部33显示各氢检测膜12a、12b、12c以及氢气浓度测定装置20动作正常(步骤T6)，同时返回步骤T1中处理。

这样，氢气浓度测定装置20能够检测氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置的异常。这里，如果用于判断异常的数值范围比0.8至1.2小，可以更严格地判断异常。另一方面，数值范围比0.8至1.2大，可以更宽松地判断异常。

上述数值范围的上限值以及下限值越接近1.0，可以更灵敏地检测氢气浓度传感器或者氢气浓度测定装置的异常。但是，当上述数值范围的上限值或者下限值过度接近1.0时，会产生将薄膜层13a至13c相对于触媒层14a至14c的光触媒作用的反应时间的差异错误地检测为异常的弊病。因此，考虑上述反应时间的差异等，当然可以适当地变更上述数值范围。

本发明并不限定于上述实施例。例如，通过增加实施例的氢气浓度传感器具备的氢检测膜的数量，可以在更大的测定范围内高精度地测定氢气浓度。或者通过对每一个氢检测膜的薄膜层分别决定各别的限制电阻值，尤其可以提高对于特定的氢气浓度范围的测定精度。这样，本发明可以在不脱离其主题的范围内进行变形且实施。另外，氢气浓度传感器并不限定于随着氢气浓度增高而电阻值增高。即，氢气浓度传感器也可以在低浓度状态具有高电阻值，随着氢气浓度增高而电阻值降低。

另外，当然也可以根据各薄膜层中的电压下降的测定结果，代替各氢检测膜的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。因为，薄膜层中的电压下降为电流乘以薄膜层的电阻值得到的，测定薄膜层的电阻值和测定电压下降实质上是同义的。总之，在本发明中，薄膜层中的电压下降和薄膜层的电阻值是同义的。

另外，当然也可以对各薄膜层施加规定电压，不是根据各氢检测膜的薄膜层的电阻值，而是根据各薄膜层中流过的电流值的测定结果，来测定氢气浓度。因为，薄膜层中流过的电流值为施加的电压除以薄膜层的电阻值得到的，测定薄膜层中流过的电流值和测定薄膜层的电阻值实质上是同义的。总之，在本发明中，薄膜层中流过的电流值和薄膜层的电阻值是同义的。

Claims (6)

1.一种氢气浓度传感器，具有基板、以及在所述基板上相互邻接而形成的多个氢检测膜，其特征在于：

多个所述氢检测膜分别具有形成于所述基板上的薄膜层、以及形成于薄膜层表面的触媒层，当各个所述氢检测膜与环境中含有的氢气接触时，所述触媒层通过光触媒作用将所述薄膜层可逆地氢化，

当各个所述薄膜层氢化时，相对于氢气浓度分别具有不同的灵敏度，并且电阻值可逆地变化。

2.根据权利要求1所述的氢气浓度传感器，其特征在于：各个所述薄膜层由镁镍合金薄膜层或者镁薄膜层形成，各个所述触媒层由钯或者白金形成。

3.一种氢气浓度测定装置，在该氢气浓度测定装置中，具有通过光触媒作用测定氢气浓度的氢气浓度传感器、将光照射于所述氢气浓度传感器的光源、以及使用所述氢气浓度传感器测定氢气浓度的数据处理装置，其特征在于：

所述氢气浓度传感器具有基板、以及在所述基板上相互邻接而形成的多个氢检测膜，

多个所述氢检测膜分别具有形成于所述基板上的薄膜层、以及形成于该薄膜层表面的触媒层，当与环境中含有的氢气接触时，通过所述触媒层的光触媒作用将所述薄膜层可逆地氢化，

当各个所述薄膜层氢化时，相对于氢气浓度分别具有不同的灵敏度，并且电阻值可逆地变化，

所述数据处理装置具有分别测定多个所述氢检测膜的薄膜层的电阻值的电阻测定部、以及从所述电阻测定部测定的、所述薄膜层各自的电阻值来测定氢气浓度的测定控制部，

所述测定控制部，在氢化后的所述薄膜层的电阻值均未达到规定的限制电阻值时，根据相对于氢气浓度为最高灵敏度且电阻值变化的薄膜层的电阻值测定氢气浓度，另一方面，在氢化后的各所述薄膜层中出现电阻值达到所述限制电阻值的薄膜层时，根据电阻值未达到所述限制电阻值的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。

4.根据权利要求3所述的氢气浓度测定装置，其特征在于：各个所述薄膜层由镁镍合金薄膜层或者镁薄膜层形成，各个所述触媒层由钯或者白金形成。

5.根据权利要求3所述的氢气浓度测定装置，其特征在于：在氢化后的各所述薄膜层中出现电阻值达到所述限制电阻值的薄膜层时，根据电阻值未达到所述限制电阻值的薄膜层中、相对于氢气浓度为最高灵敏度且电阻值变化的薄膜层的电阻值来测定氢气浓度。

6.根据权利要求3所述的氢气浓度测定装置，其特征在于：

在所述氢气浓度测定装置检测出氢气时，

所述电阻测定部测定各个所述薄膜层的电阻值在单位时间内的变化值，

所述测定控制部至少比较两个薄膜层中的所述变化值，求出与比较结果相对应的值，在所述与比较结果相对应的值超出规定范围时，判断为氢气浓度传感器和/或氢气浓度测定装置有异常。

Images