JP4047272B2 - 水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 - Google Patents
水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4047272B2 JP4047272B2 JP2003434660A JP2003434660A JP4047272B2 JP 4047272 B2 JP4047272 B2 JP 4047272B2 JP 2003434660 A JP2003434660 A JP 2003434660A JP 2003434660 A JP2003434660 A JP 2003434660A JP 4047272 B2 JP4047272 B2 JP 4047272B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- temperature
- absorbing material
- thermoelectric element
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 228
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 228
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 193
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 53
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 32
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 13
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229910017961 MgNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 229910010389 TiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008340 ZrNi Inorganic materials 0.000 description 1
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N mesitylene Substances CC1=CC(C)=CC(C)=C1 AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001827 mesitylenyl group Chemical group [H]C1=C(C(*)=C(C([H])=C1C([H])([H])[H])C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/005—H2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
そのうちの一つに発熱量を検出するものが特許文献1に記載されている。これは、水素吸収に伴う温度上昇を熱電素子により熱起電力としてとらえるものである。
従来の技術では、正確な測定のためには温度上昇分の補正が必須であるが、これは、温度上昇の過程を追いその都度補正しなければならず、温度上昇に伴う特性変化分を正確に補正するのは難しい。
この問題は、水素吸収材の温度を一定にして測定すれば解決する。例えば水素吸収材の抵抗値変化をとらえる方法に適用すると、「抵抗値検知デバイス+冷却器+温度制御機構+水素濃度算出手段」の構成となる。すなわち、冷却デバイスと温度制御機構を新たに付加しなければならず、装置および回路の構成はそれだけ複雑にならざるを得ない。
1.水素吸収材の温度を一定に保ち、水素濃度をより正確に測定する。
2.熱電素子を用い、水素吸収時における水素吸収材の冷却(温度一定保持)と水素の検出とを熱電素子だけで実現することにより、構成が簡単な水素センサを提供する。
ことを目的とするものである。
該水素吸収材と熱を受け渡し可能な熱電素子と、
該熱電素子を通電により駆動する駆動回路と、
前記水素吸収材の温度を測定する温度センサと、
前記熱電素子への通電を制御して前記水素吸収材の温度を一定に保つ温度制御回路と、
前記駆動回路の前記通電量の変化から前記水素吸収材の発熱量(熱電素子への冷却熱量)を算出する手段と、
該発熱量から前記水素吸収材における水素吸収量を算出する手段と、
を有することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記水素吸収材が、前記熱電素子の1面に形成された薄膜かまたはバインダー樹脂塗の複合体であることがより好ましい。
本発明は、前記水素吸収材が、所定の温度において水素濃度が特定の閾値を越えたときに急峻に水素の吸収量が増加する特性を有するものであることが可能である。
また、本発明の水素濃度測定装置は、上記の水素センサ有し、水素濃度を測定する被測定ガスの温度を所定の温度に設定するガス温度制御手段を有することができる。
また、本発明の水素濃度測定方法において、上記の水素センサを用い、前記水素吸収材の温度を一定に保持しながら水素濃度を測定する手段を採用することもできる。
また、本発明の水素濃度測定方法において、上記の水素濃度測定装置を用い、前記被測定ガスおよび前記水素吸収材の温度を一定に保持しながら水素濃度を測定することができる。
図1は、本実施形態における水素センサを示すブロック図であり、図において、符号1は、水素センサの全体構成を示す。
水素吸収材2としては、水素を吸収すると発熱するとともに、図2に示すように、所定の水素濃度になると、急激に水素を吸収する特性を有するものが選択され、例えば、Pdを主成分とする材料、ZrNi合金、ZrCr合金、TiMn合金、TiFeMn合金、TiFeZrNb合金、FeTi0合金、MgNi合金、CaNi合金、LaNi合金、LaNiAl合金を適応することができ、粒径30μm以下程度とされる粉末とされることが好ましい。
また、バインダー樹脂がベンゾサイクロブテン樹脂と溶剤(メシチレン)とからなるものとされる。
ここで、温度は、それぞれ、T3<T2<T1、一例としては、T3=20℃、T2=40℃、T1=60℃とされている。
温度センサ5によって検出される水素吸収材2の温度が一定に保たれるように、温度制御回路6により駆動回路4が制御されて該駆動回路4の出力電力条件が設定される。
演算部8では、この電流Iの定常時からの変化量を積分し、熱電素子3における全冷却熱量Qc、つまり、水素吸収材2における全発熱量を演算する。
q = αe・Tc・I−ReI2/2−Ke・ΔT (1)
ここで、
αe:ゼーベック効果係数[V/K]
Tc:冷却側温度[K]・・・温度センサ5の温度
I:電流[A]
Re:熱電素子3の抵抗値[Ω]
Ke:熱電素子3の熱電率[W/cm・K]
ΔT:放射側と冷却側との温度差・・・温度センサ5と周囲の温度との差
である。
上記(1)式を定常時からずれていた時間分だけ積分すると、全冷却熱量Qc[Wh]が得られる。
図4は、本実施形態における水素測定装置を示すブロック図であり、実施形態1と同等の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図において、符号10は燃料電池セル、11は燃料電池セル10に対するもので冷却水の流通される熱交換器、12は被測定ガスの水素濃度を測定するための測定管、13は測定管12に被測定ガスを送り込むためのポンプ、14は熱交換器11と連通して冷却水が流通される熱交換器、15は測定管12内部で水素センサ1付近の温度を測る温度センサ、16は温度センサ15の信号によって、制御部17に制御されて熱交換器14への冷却水の流量を制御するための流量弁である。
ここで、
T0<T5≦T4
という設定が好ましい。すなわち、熱電素子3によるわずかな冷却で温度T5が保たれている状態である。T0からT4ヘの加熱は、燃料電池セル10から排出される昇温された冷却水の一部を熱交換器14に流すことでおこない、制御部17の制御により流量弁16の開度を調節して、水流量を制御している。
2 水素吸収材
3 熱電素子
4 駆動回路
5 温度センサ
6 温度制御回路
7 電流測定部
8 演算部
9 水素濃度表示部
10 燃料電池セル
11 熱交換器
12 測定管
13 ポンプ
14 熱交換器
15 温度センサ
16 流量弁
17 制御部
Claims (6)
- 水素吸収材と、
該水素吸収材と熱を受け渡し可能な熱電素子と、
該熱電素子を通電により駆動する駆動回路と、
前記水素吸収材の温度を測定する温度センサと、
前記熱電素子への通電量を制御して前記水素吸収材の温度を一定に保つ温度制御回路と、
前記駆動回路の前記通電量の変化から前記水素吸収材の発熱量を算出する手段と、
該発熱量から前記水素吸収材における水素吸収量を算出する手段と、
を有することを特徴とする水素センサ。 - 前記水素吸収材が、前記熱電素子の1面に形成された、薄膜またはバインダー樹脂との複合体のどちらかであることを特徴とする請求項1記載の水素センサ。
- 前記水素吸収材が、所定の温度において水素濃度が特定の閾値を越えたときに急峻に水素の吸収量が増加する特性を有するものであることを特徴とする請求項2記載の水素センサ。
- 請求項1から3のいずれか記載の水素センサ有し水素濃度を測定する被測定ガスの温度を所定の温度に設定するガス温度制御手段を有することを特徴とする水素濃度測定装置。
- 請求項1から3のいずれか記載の水素センサを用い、前記水素吸収材の温度を一定に保持しながら水素濃度を測定することを特徴とする水素濃度測定方法。
- 請求項4の水素濃度測定装置を用い、前記被測定ガスおよび前記水素吸収材の温度を一定に保持しながら水素濃度を測定することを特徴とする水素濃度測定方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003434660A JP4047272B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 |
US11/016,138 US7174768B2 (en) | 2003-12-26 | 2004-12-17 | Hydrogen sensor, apparatus for measuring hydrogen concentration, and method for measuring hydrogen concentration |
EP04030635A EP1550860A1 (en) | 2003-12-26 | 2004-12-23 | Hydrogen sensor, apparatus for measuring hydrogen concentration, and method for measuring hydrogen concentration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003434660A JP4047272B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005189214A JP2005189214A (ja) | 2005-07-14 |
JP4047272B2 true JP4047272B2 (ja) | 2008-02-13 |
Family
ID=34567566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003434660A Expired - Fee Related JP4047272B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7174768B2 (ja) |
EP (1) | EP1550860A1 (ja) |
JP (1) | JP4047272B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE50308645D1 (de) * | 2003-05-20 | 2008-01-03 | Grundfos As | Elektromotor |
JP4797763B2 (ja) * | 2006-04-13 | 2011-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄熱装置 |
JP4857932B2 (ja) * | 2006-06-14 | 2012-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄熱装置 |
JP4942859B1 (ja) * | 2010-10-13 | 2012-05-30 | パナソニック株式会社 | ガスセンサとこれを用いて流体に含有されるガスを検出する方法および流体に含有されるガスの濃度を測定する方法、ガス検出器ならびにガス濃度測定器 |
FR2992727B1 (fr) * | 2012-06-29 | 2014-06-27 | Inergy Automotive Systems Res | Dispositif de mesure de pression d'un gaz dans un systeme de depollution ou de stockage d'energie. |
US10197519B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-02-05 | H2Scan Corporation | Gas sensing systems and methods |
DE102013224246A1 (de) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des H2-Gehalts von H2/Erdgasmischungen |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4141955A (en) * | 1977-10-25 | 1979-02-27 | Obiaya Joseph O | Combustible concentration analyzer |
US4298574A (en) * | 1979-06-25 | 1981-11-03 | The Babcock & Wilcox Company | Hydrogen gas detector |
JPS57189289A (en) * | 1981-05-15 | 1982-11-20 | Toubishi Kogyo Kk | Gas detection monitor |
US4893108A (en) * | 1988-06-24 | 1990-01-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Halogen detection with solid state sensor |
JP2604228B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1997-04-30 | 三洋電機株式会社 | 水素ガスセンサ |
JP2740328B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1998-04-15 | 三洋電機株式会社 | 水素ガスセンサ |
JPH05343747A (ja) | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電材料及びその製造方法並びにセンサー |
US5362975A (en) * | 1992-09-02 | 1994-11-08 | Kobe Steel Usa | Diamond-based chemical sensors |
US5428988A (en) * | 1993-12-13 | 1995-07-04 | Trw Vehicle Safety Systems Inc. | Leak detector for gas air bag inflator |
JP3114139B2 (ja) * | 1995-01-24 | 2000-12-04 | 株式会社山武 | 熱伝導率計 |
US5670115A (en) * | 1995-10-16 | 1997-09-23 | General Motors Corporation | Hydrogen sensor |
US5886614A (en) * | 1997-04-11 | 1999-03-23 | General Motors Corporation | Thin film hydrogen sensor |
FR2780966B1 (fr) * | 1998-07-10 | 2000-09-08 | Rhodia Chimie Sa | Procede de recuperation de composes dans les produits lourds issus de leur fabrication |
US6265222B1 (en) * | 1999-01-15 | 2001-07-24 | Dimeo, Jr. Frank | Micro-machined thin film hydrogen gas sensor, and method of making and using the same |
FR2794243B1 (fr) * | 1999-05-28 | 2001-07-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure de la concentration en hydrogene dans un melange gazeux |
US6436346B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-08-20 | U T Battelle, Llc | Micro-machined calorimetric biosensors |
EP1293769A3 (en) | 2001-09-07 | 2004-11-03 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Flammable gas sensor and gas concentration measurement method and apparatus |
JP4238309B2 (ja) | 2001-09-07 | 2009-03-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 可燃性ガスセンサ |
US6838287B2 (en) * | 2001-12-20 | 2005-01-04 | Honeywell International Inc. | Fluid mixture composition sensor |
JP3898174B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2007-03-28 | 本田技研工業株式会社 | 水素検出装置 |
US7416702B2 (en) * | 2004-02-27 | 2008-08-26 | Mikuni Corporation | Hydrogen sensor and process for production thereof |
-
2003
- 2003-12-26 JP JP2003434660A patent/JP4047272B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-12-17 US US11/016,138 patent/US7174768B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-23 EP EP04030635A patent/EP1550860A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1550860A1 (en) | 2005-07-06 |
US7174768B2 (en) | 2007-02-13 |
US20060131186A1 (en) | 2006-06-22 |
JP2005189214A (ja) | 2005-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6859471B2 (en) | Method and system for providing thermal control of superluminescent diodes | |
JP4047272B2 (ja) | 水素センサおよび水素濃度測定装置、水素濃度測定方法 | |
JPS5823570B2 (ja) | 液面検出装置 | |
US20100138052A1 (en) | Device for Determining and/or Monitoring the Mass Flow Rate of a Gaseous Medium | |
US20160305898A1 (en) | Arrangement and method for measuring and controlling the heating temperature in a semiconductor gas sensor | |
US8266957B2 (en) | Thermal flow measuring apparatus including RTD sensor | |
US7467547B2 (en) | Fluid-measuring device and fluid-measuring method | |
JP6042449B2 (ja) | 流体の質量流量を測定する装置および方法 | |
JP5961592B2 (ja) | 熱式質量流量計 | |
JPWO2003016833A1 (ja) | 熱式流量計測装置 | |
WO2020189677A1 (ja) | 濃度測定器 | |
KR940011791B1 (ko) | 온도안정화 매스 플로우 컨트롤러 센서 | |
GB2314165A (en) | A device for detecting flow in a fluid | |
JP2004109111A (ja) | 流量センサ、流量測定器及び流量制御器 | |
CN100559175C (zh) | 帕尔帖低温微分热分析仪 | |
JP2002333100A (ja) | 水素吸蔵タンクの水素残量検知装置及び水素供給方法 | |
JP4003867B2 (ja) | 熱式流量計 | |
US10072877B2 (en) | Cooling device | |
JP2004309243A (ja) | 液漏れ検出装置 | |
US7249516B2 (en) | Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor | |
KR20070013385A (ko) | 연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측정방법 | |
JP7163132B2 (ja) | 熱式センサ装置 | |
JP5178264B2 (ja) | 熱式流量計 | |
CN117723591A (zh) | 一种sf6混合气体的混合比检测方法及装置 | |
JP4803658B2 (ja) | 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060309 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071108 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071121 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101130 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101130 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111130 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121130 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131130 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |