TCD-5880-P2RW热导氢气传感器在燃料电池车上应用

-氢能源车辆尾气氢气排放和泄漏监测

氢能源燃料电池车

随着汽车行业转向更清洁、更可持续的能源，燃料电池汽车（FCV）已成为一项有前景的技术。这些氢能源车辆利用氢气作为燃料来源，通过燃料电池中的电化学反应发电，水是单一的产品。虽然氢燃料电池具有显著的环境效益，但它们也带来了挑战，特别是在安 全方面。氢气高度易燃，如果发生泄漏，可能会带来风险。因此，有效的氢气泄漏检测系统对于确保燃料电池汽车的安 全性和可靠性至关重要。氢气传感器在燃料电池车中主要应用于氢气泄漏检测和残氢排放监控‌。

氢气泄漏检测和残氢排放监控‌TCD-5880-P2RW氢气传感器提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。

黛尔特公司TCD-5880-P2RW热导氢气传感器敏感元件

一、氢能源车氢气泄漏检测

集成到氢能源车辆系统中：导热氢传感器

集成在燃料电池汽车中，用于监测关键区域的氢含量，例如：

氢气储存罐：氢气传感器可以检测储氢罐中的泄漏，确保氢气的安 全储存。

燃料电池堆：监测燃料电池堆内的氢气浓度有助于保持很佳的运行条件和安 全性。

车辆舱内：传感器可以放置在客舱内，以检测操作过程中可能发生的任何氢气泄漏。以便在发生泄漏时能够及时报警。

氢气传感器集成到燃料电池汽车中，通过以下方式增强了安 全协议：

触发警报：如果检测到泄漏，系统可以触发警报以提醒驾驶员并启动安 全措施。

自动关闭：车辆可以自动关闭燃料电池系统，以防止进一步释放氢气并降低风险。

数据记录：持续监控允许数据记录，这对诊断和改进安 全措施很有用。

二、氢能车残氢排放监测：

在氢能源车辆的运行过程中，残氢排放也是一个需要关注的问题。氢气传感器能够：

监测排放残氢浓度：检测车辆运行后可能残留的氢气，确保其浓度在安 全范围内。

优化排放控制：根据检测到的残氢浓度，调整发动机或燃料电池的工作状态，优化氢气的使用效率。

检测氢气泄漏的很有效方法是使用热导氢气传感器和催化燃烧氢气传感器。这些传感器利用氢气的独特导热和燃烧放热特性，能够实时监测环境中的氢气浓度。热导和催化燃烧原理氢气传感器、其在燃料电池汽车中的意义以及解决残氢排放和泄漏监测的重要性。 氢气泄漏检测和残氢排放监控‌TCD-5880-P2RW氢气传感器提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。

氢能源车辆氢气泄漏检测：安 全需求

氢气泄漏相关风险，尽管氢气有其优点，但由于其易燃性和低点火能量，氢气仍存在安 全风险。氢气泄漏可能导致：

火灾隐患：氢气在有点火源的情况下会着火，导致火灾或爆炸。

公众看法：关于氢气的安 全问题可能会阻碍燃料电池汽车的采用，强调了有效检测系统的必要性。

为确保燃料电池汽车中氢气的安 全使用，监管机构制定了氢气储存、处理和检测标准。遵守这些标准对于燃料电池汽车的制造商和运营商维护安 全和公众信任至关重要。

热导、催化燃烧、半导体原理氢气传感器在燃料电池车方面均有重要应用，主要用于确保车辆的安 全运行‌。在氢能演车辆中应用中，热导、催化燃烧、半导体原理的氢气传感器各有其优缺点‌。氢气泄漏检测和残氢排放监控‌TCD-5880-P2RW氢气传感器提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。

1、‌热导原理氢气传感器‌：

黛尔特公司TCD-5880-P2RW热导氢气传感器

热导原理氢气传感器‌根据氢气热导率的不同来检测其浓度。在燃料电池车中，热导式气体传感器被广泛应用于车辆的氢气瓶舱、燃料电池发动机舱、氢化口舱和乘客舱，用于实时检测氢气泄漏情况‌。其高灵敏度和快速响应的特点，使得车辆能够在氢气泄漏达到危险水平之前及时发出警报，从而有效预防安 全事故。

• 优点：热导式传感器可在大范围内实现较为快速的氢气传感（约在10秒内）。它对于氢气的检测具有较宽的测量范围，且在某些情况下能提供相对稳定的性能‌，而且寿命较长，在10年以上。这种热导氢传感器还可以检测高浓度的残氢排放，而且达到很高的精度。催化燃烧的氢气传感器无法进行残氢气检测。
• 缺点：对高热导率气体（如氦、甲烷、一氧化碳等）会造成交叉敏感，难以实现对低浓度（2000ppm以下）氢气的准确检测。

2、催化燃烧原理氢气传感器‌：

虽然催化燃烧原理氢气传感器在搜索结果中没有直接提及其在燃料电池车中的具体应用，但考虑到其工作原理（通过催化燃烧反应来检测氢气浓度），这类传感器同样适用于燃料电池车的氢气泄漏检测。催化燃烧原理传感器具有测量范围广、响应速度快等优点，能够确保燃料电池车在各种工况下都能准确检测氢气浓度，保障行车安 全。

• 优点：催化燃烧式传感器计量准确，响应快速，能够在较短时间内检测到氢气的存在。它对于氢气的检测具有较高的灵敏度，在可燃气体检测领域是一类主导传感器‌。
• 缺点：该传感器在可燃性气体范围内无选择性，可能对其他可燃气体也有响应，同时寿命较短。此外，它存在暗火工作的风险，有引燃爆炸的危险。同时，某些元素有机蒸汽可能对传感器产生中毒作用，影响其性能‌。

3、半导体原理氢气传感器‌（通常指金属氧化物半导体传感器）：

• 优点：半导体传感器通常具有体积小、成本低、易于集成和在线测量等优点。它们能够在常温下工作，且对某些气体具有较高的灵敏度‌。
• 缺点：半导体传感器的选择性相对较差，可能受到其他气体的干扰。此外，其响应速度可能不如热导原理和催化燃烧式氢气传感器快，且在某些环境下可能存在稳定性问题‌。

半导体氢气传感器是利用电化学反应来检测空气中氢气浓度的传感器。在燃料电池车中，这类传感器被用来监测汽车内部氢气的浓度。当氢气浓度过高时，传感器会立即发出警报，从而防止因氢气泄漏导致的安 全隐患‌。此外，半导体氢气传感器还具有体积小、成本低、在线测量和易于集成等优点，使得其在燃料电池车中的应用更加广泛。氢气泄漏检测和残氢排放监控‌TCD-5880-P2RW氢气传感器提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。提供商：黛尔特（北京）科技有限公司。

氢能源燃料电池车结构示意图

热导、催化燃烧、半导体原理的氢气传感器在氢能应用中各有其独特的优缺点。在选择使用哪种传感器时，需要根据具体的应用场景、检测要求以及安 全标准等因素进行综合考虑。在燃料电池车方面均发挥着重要作用，它们共同构成了车辆氢气泄漏检测的安 全防线，为燃料电池车的安 全运行提供了有力保障。

热导氢气传感器在燃料电池车中的应用主要体现在氢气泄漏检测、优化燃料电池参数以及确保车辆安 全等方面‌。热导氢气传感器还具备高灵敏度和对氢气的选择性，能够快速响应和恢复，不受信号饱和影响，并且能够适应广泛变化的环境流速。热导原理氢气传感器也用于监控燃料电池车的残氢排放，在燃料电池车运行过程中，会产生一定量的残氢。这些残氢如果排放不当，不仅会对环境造成污染，还可能对车辆的性能产生负面影响。通过安装热导原理氢气传感器，可以实时监测残氢的排放情况，确保残氢得到妥善处理，从而保护环境和车辆性能‌。这些特性使得热导氢气传感器在燃料电池车中的应用更加可靠和稳定‌。

氢能源燃料电池车结构示意图

TCD-5880-P2RW热导气体传感器敏感元件技术参数规格（22℃和1 V电源）

参数 类型* 单位 符号 注释

尺寸 裸模die尺寸 2.50 x 3.33 平方毫米

裸模厚度 0.3 mm

膜厚 1 μm

重量 0.72 克 TO-5上的XEN-TCG3880

重量 1.05 克 XEN-TCG3880

输出

真空中 在0毫巴 130 V/W 具体取决于生产批次

温度系数（0 Pa） -0.0 6%/K

空气中在100 kPa 30 V/W 无上部散热器

空气中在100 kPa 6 V/W 上部散热器为20μm

氦气中在100 kPa 7 V/W

在空气中，10 MPa -13 % 与输出100 kPa相比的变化，R版本

氦气中，10 MPa 2 % 与输出100 kPa相比的变化，R版本

时间常数

在空气中 9 ms

真空中 36 ms

稳定性

短期 10 ppm 1天，温度良好+相对湿度稳定

长期 1200 ppm 1年，温度和相对湿度校正

热电堆

阻抗 55 千欧 Rtp

有效灵敏度 1.3 mV/K Stp 指加热器的温度

固有灵敏度 2.4 mV/K 平均塞贝克系数0.2 mV/K，12根线

温度系数 0.05 K

加热器

阻抗 0.6 千欧 Rheat

温度系数 0.1 K 加热器电阻的

热电阻

薄膜 100 kK/W 真空输出除以热电堆灵敏度

温度系数 -0.11 K 真空中

膜+气体 23 kK/W 空气中

温度系数 -0.08 K 空气中

Max.加热电压 Uheat

在空气中 2.5 V

真空中 1 V

传感器环境温度 不保证终身无保障

Min.限度 -250 ℃ 输出信号可能没有显著变化

-250至-273 ℃ 输出信号减少

Max.限度 240 ℃ 在类似设备上测试，时间短

加热器Max.温度 250 ℃ 长期无漂移，绝 对 Max.额定值

Pt100 B级 ± 0.3 0℃ 0℃时误差