基本情况

弗劳恩霍夫微电子联盟与莱布尼茨研究所的费迪南布朗研究所和德国高性能微电子研究所合作研究氢气传感问题。

一、氢传感

来自弗劳恩霍夫光电微系统研究所的安全传感器技术。

01.发电（电解槽）

对电解槽的安全监测

02.分布（管道）

对管道接触天然气中氢气浓度测量的安全监测

03.消耗/使用（内燃机，燃料电池）

天然气浓度测量中对燃料电池/燃烧器中天然气的氢气浓度测量的安全监测

氢气加气站的安全监测

二、氢气检测

1.常规方法

2.弗劳恩霍夫方法

• 声学测量（基于超声波）

用于测定天然气 (CH4)中的氢气浓度→点测量 (零维)

• “声学气体检测屏障”

监测自由射流，当氢气泄漏时发出信号→线性测量（一维）

• 使用一个声学照相机

→面积测量（二维）
3.传统的氢气测量方法与弗劳恩霍夫方法的对比 三、使用超声波传感器测量氢气

超声波传感器技术由弗劳恩霍夫光电微系统研究所开发，其中使用的微芯片主要有以下两种：
利用超声波传感器技术监测天然气管道中的混合气体

• 分散监测和控制当地工厂
• 支持当地中小企业参与氢工业

四、检测天然气中氢气含量的气体传感器

概念

通过测量气体声速分析超声波含量

优点

• 高速直接测定
• 可与超声波流量测量相结合
• 紧凑的集成
• 特别是对于高氢气含量 (>1%) 无饱和效应

声速（标准条件下）

• 空气     343 m/s
• 甲烷     466 m/s
• 氢气     1,270 m/s

五、结论与前景

氢是未来气候中和能源经济的希望所在

两个MEMS芯片说明用于

• 流量测量
• 浓度测量

氢气传感器技术的可能应用于

• 氢气浓度的测定
• “声学气体检测屏障”（泄漏）
• 声学相机的应用

在生成、分配、消费使用方面

优点：

• 响应速度快
• 无滞后/偏移/毒害/饱和
• 使用寿命长等

弗劳恩霍夫是以应用为导向的研究中可靠的经验丰富的合作伙伴

可能的合作方式

开发项目，通常分为3个阶段：

1. 可行性研究
2. 样机制作
3. 如果开发成功：试验性生产和资格认证