TWM524463U - 一種氫氣感測器 - Google Patents

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Description

一種氫氣感測器
本創作係關於一種可在室溫和高溫下進行氫氣感測的感測器，係包括：控制電路模組、顯示模組、感測模組、警示模組和電源模組所組成，以過飽和碳吸附和感測氫氣。
一般傳統感測器依作用原理，可分為半導體型、熱電型和光纖型。半導體型氫氣傳感器的工作原理是氫氣被金屬氧化物吸附後，氫氣被氧化釋放出電子，與吸附材料的氧原子結合，利用電化學分析原理通過檢測電流來檢測氫氣的濃度；熱電型氫氣傳感器是在基片上沉積一層熱電材料，然後在熱電材料表面的某一部分沉積一層可催化氫氣的金屬(如鉑)，最後分別在催化金屬層和熱電薄膜層引出電極，當此敏感元件暴露在含氫氣的環境中，在催化金屬的作用下，氫氣與氧氣反應生成水蒸氣並放出熱量，於是沉積有催化金屬的一端溫度高，為熱端，無催化金屬的一端溫度低，為冷端，由於熱電材料的熱電發電效應，將這種熱端與冷端之間的溫差轉換為溫差電勢，以電信號的形式輸出，從而實現對氫氣的檢測；光纖型氫氣傳感器大都採用金屬鈀及鈀合金作為氫氣檢測材料，選擇性比較好，測量薄膜透射率、反射率等物理參數改變實現對氫氣濃度的檢測。
其中金屬氧化物氣體傳感器的實際應用中，由於它們的高溫 工作條件下，帶隙寬和高電阻值的阻礙，導致大的功率消耗。有鑑於此，本案之創作人搭配自身的創意及不斷的嘗試下，進而研發出一種可有效改善降低這個阻礙，改善上述習知技術中所提及的缺憾，發展出一種之室溫和高溫可感測的氫氣感測器。
本創作之主要目的，乃在於提出本創作係關於一種可在室溫和高溫下進行氫氣和碳氫感測的感測器，係包括：控制電路模組010、顯示模組020、感測模組030、警示模組040和電源模組050所組成。藉由過飽和碳吸附氫氣，和通過檢測電流時間檢測氫氣的濃度，其運作方式與傳統感測氫氣不同，可迅速達到氫氣感測的目的。
010‧‧‧控制電路模組
020‧‧‧顯示模組
030‧‧‧感測模組
040‧‧‧警示模組
050‧‧‧電源模組
第1圖係為本創作之感測器之示意圖。
第2圖係為本創作之氫感測模組碳/鋅成分圖。不同配方之碳/鋅(C/Zn)值。(1：2)草酸鋅C/Zn<2未飽和，(1：1)草酸鋅C/Zn>2過飽和，(1：0.5)草酸鋅C/Zn<2未飽和。
第3圖係為本創作常溫(25℃)下草酸鋅的氫氣氫感測結果圖。
第4圖係為本創作高溫(150℃)下草酸鋅的氫感測器之示意圖。
第5圖係為本創作常溫(25℃)和高溫(150℃)下的回復時間圖。
第6圖係為本創作常溫(25℃)和高溫下，氧氣和氮氣氣體的選擇性圖。
為了能夠更清楚地描述本創作所提出之一種感測器，以下將配合圖示，詳盡說明本創作之較佳實施例。請參閱第1圖，係本創作之感測 器示意圖，係包括：一控制電路模組010，一顯示模組020，一感測模組030，一警示模組040和一電源模組050。
本創作之感測器之實施例過程如下：依比例將醋酸鋅加入甲醇溶液，配置醋酸鋅甲醇溶液，然後進行凝膠法。另，製備還原氧化石墨烯粉末，以超音波震盪機震盪，再以微量離心機離心後取出並清洗，之後將取出離心物放置烘箱時間放置一段時間。最後取出製備之草酸鋅粉末，然後進行雷射凝結成膜，再結合電路後進行各項測試。
請參閱第2圖，係本創作之感測模組成份圖，該成分圖係利用能量發散光譜儀(EDS)分析大區域面積範圍下的元素組成。EDS是利用電子束將試片中元素內層的電子擊出，並由較外層的電子回填空出的電子軌域，因此會放出代表該元素特性X光，特性X光是當高能量的電子入射材料內的原子時，低能階的電子被激發而脫離原子核的束縛，而高能階的電子回填至低能階所產生的X光。雙前驅物之凝膠法RGO/ZnO比例(1：2)；RGO/ZnO比例(1：1)；RGO/ZnO比例(1：0.5)所偵測的結果，製備出過飽和碳之草酸鋅。
請參閱第3圖，係為本創作常溫(25℃)下過飽和草酸鋅的氫氣感測器感測結果圖，氫氣響應明顯增加，且隨時間增加而持續上升。
請參閱第4圖，係為本創作高溫(15℃)下過飽和草酸鋅的氫氣感測器之結果圖。環境溫度在150℃時，與室溫相較感測趨勢相似。
請參閱第5圖，係為本創作常溫(25℃)和高溫(150℃)下的回復時間圖。在室溫下可在數十分鐘內回復近75%左右，在高溫下可完全回復。
請參閱第6圖，係為本創作常溫(25℃)和高溫(150℃)下，氧 氣和氮氣氣體的選擇性圖。可見本氫氣感測器具有氫氣感測之功能，對於感測氧氣和氮氣較不明顯。
上述已對本創作之結構做了詳細的描述，由本創作可知本創作之優點係可於室溫和高溫下進行氫氣感測，並可迅速回復原始狀態之優點。然而，上述之詳細說明係針對本創作可行較佳實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
010‧‧‧控制電路模組
020‧‧‧顯示模組
030‧‧‧感測模組
040‧‧‧警示模組
050‧‧‧電源模組

Claims (4)

  1. 一種氫氣感測器，係包含：一控制電路模組，係處理氫氣感測之訊號電路模組，將感測訊號進行處理、顯示和警示；一顯示模組，係顯示氫氣感測資訊之模組，將感測模組訊號顯示於顯示模組，連接於控制電路模組；一感測模組，係感測氫氣之感測模組，提供氫氣感測訊號，連接於控制電路模組；一警示模組，係警示氫氣感測之模組，當感測到氫氣時和氫氣濃度值達一數值，發出警示作用，連接於控制電路模組；一電源模組，係提供氫氣感測器所需之電源，連接提供各模組所需之電力；可在室溫下，以過飽和碳吸附氫氣，進行氫氣感測。
  2. 一種氫氣感測器，係包含：一控制電路模組，係處理氫氣感測之訊號電路模組，將感測訊號進行處理、顯示和警示；一顯示模組，係顯示氫氣感測資訊之模組，將感測模組訊號顯示於顯示模組，連接於控制電路模組；一感測模組，係感測氫氣之感測模組，提供氫氣感測訊號，連接於控制電路模組；一警示模組，係警示氫氣感測之模組，當感測到氫氣時和氫氣濃度值 達一數值，發出警示作用，連接於控制電路模組；一電源模組，係提供氫氣感測器所需之電源，連接提供各模組所需之電力；可在高溫下，以過飽和碳吸附氫氣，進行氫氣感測。
  3. 一種氫氣感測器元件，係感測氫氣訊號之感測元件，該元件由一含過飽和碳之草酸鋅所構成，可於室溫下吸附氫氣並感測氫氣。
  4. 一種氫氣感測器元件，係感測氫氣訊號之感測元件，該元件由一含過飽和碳之草酸鋅所構成，可於高溫下吸附氫氣並感測氫氣。
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