解決方案與產(chǎn)品應(yīng)用
電化學(xué)微量氧傳感器在制氫機(jī)中的應(yīng)用
更新時(shí)間：2025-07-02 10:38:23
應(yīng)用介紹
隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)持續(xù)向清潔化、低碳化方向轉(zhuǎn)型，終端能源中化石燃料占比將逐步降低，氫氣在鋼鐵行業(yè)中逐步替代焦炭充當(dāng)還原劑與燃料的可能性持續(xù)提升，或在工業(yè)供熱等應(yīng)用場(chǎng)景中部分取代天然氣等能源，展現(xiàn)出巨大發(fā)展空間。依據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的測(cè)算，在 2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和的情景下，我國(guó)氫氣的年需求量將增至約 1.3 億噸，在終端能源消費(fèi)中的占比預(yù)計(jì)達(dá)到 20% 左右。交通領(lǐng)域，2022年底全球氫燃料電池汽車(chē)保有量6.73萬(wàn)輛，已實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模應(yīng)用，商用車(chē)為主；氫船舶/飛機(jī)仍在研發(fā)進(jìn)程中。在家用建筑類(lèi)領(lǐng)域，天然氣摻氫可復(fù)用既有管道與灶具；氫燃料電池供電供熱，助力減少化石燃料使用。在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，氫能產(chǎn)業(yè)加速邁向清潔化、規(guī)?；l(fā)展，制氫機(jī)作為綠氫生產(chǎn)核心設(shè)備，其技術(shù)迭代與品質(zhì)管控備受關(guān)注。
然而，從制氫工藝來(lái)看，電解水制氫時(shí)設(shè)備密封不嚴(yán)、電解槽隔膜性能波動(dòng)或純化系統(tǒng)失效，以及化石能源制氫中反應(yīng)副產(chǎn)物、提純環(huán)節(jié)的影響，均可能引入氧氣。這些看似微量的氧雜質(zhì)，不僅因氫氣與氧氣的爆炸極限（4.5%-95% 體積分?jǐn)?shù)）存在安全隱患（長(zhǎng)期累積或工況波動(dòng)下風(fēng)險(xiǎn)放大），還會(huì)在下游燃料電池、精密制造等場(chǎng)景中催化副反應(yīng)，降低氫能利用效率并增加運(yùn)維成本，同時(shí)面臨國(guó)標(biāo)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氫氣純度、雜質(zhì)含量的限制。因此，制氫機(jī)集成微量氧檢測(cè)功能，成為從生產(chǎn)源頭保障氫能品質(zhì)、適配產(chǎn)業(yè)需求的必要舉措，既是技術(shù)升級(jí)方向，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的 “隱性門(mén)檻”。
面對(duì)制氫環(huán)節(jié)對(duì)微量氧精準(zhǔn)檢測(cè)的迫切需求，傳統(tǒng)電化學(xué)氧傳感器卻因氫氣環(huán)境兼容性差、響應(yīng)速度滯后、精度上限不足等短板，難以支撐制氫機(jī)從粗提純到精純化的全流程品質(zhì)管控；針對(duì)這一特定行業(yè)和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用，電化學(xué)微量氧傳感器可恰當(dāng)好處應(yīng)用其中。在制氫機(jī)中的應(yīng)用中，它主要用于檢測(cè)和監(jiān)控生成的氫氣中的氧氣含量。因?yàn)樵跉錃馍a(chǎn)過(guò)程中，確保產(chǎn)品氣體的純度非常重要，尤其是要控制其中雜質(zhì)氣體如氧氣的含量，由于即使是很小比例的氧氣混入氫氣中也可能帶來(lái)安全隱患如增加爆炸風(fēng)險(xiǎn)，或者影響氫氣作為燃料或工業(yè)原料的使用效果。
電化學(xué)微量氧傳感器的工作原理
電化學(xué)微量氧傳感器是基于燃料電池原理工作，傳感器內(nèi)部包含一個(gè)對(duì)氧氣敏感的電極（貴金屬），當(dāng)環(huán)境中的氧氣擴(kuò)散進(jìn)入傳感器并與電極接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生微小的電流。這個(gè)電流的大小與氧氣濃度成正比，因此可以通過(guò)測(cè)量電流強(qiáng)度來(lái)確定氧氣的濃度。
電化學(xué)微量氧傳感器在制氫機(jī)中的應(yīng)用
1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電化學(xué)微量氧傳感器能夠提供氫氣中氧氣含量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這對(duì)于保證氫氣生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性至關(guān)重要。
2.提高安全性：通過(guò)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)氫氣中的氧氣含量，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，采取措施防止事故發(fā)生。
3.質(zhì)量控制：對(duì)于一些對(duì)氫氣純度要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，例如電子工業(yè)、食品加工等，精確控制氫氣中的氧氣含量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。
4.優(yōu)化操作參數(shù)：根據(jù)傳感器提供的反饋信息，可以調(diào)整制氫機(jī)的操作條件，達(dá)到最佳氫氣產(chǎn)出率和純度。
5.維護(hù)保養(yǎng)：長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)氫氣中氧氣含量的變化趨勢(shì)還可以幫助預(yù)測(cè)設(shè)備的維護(hù)需求，預(yù)防故障發(fā)生。
電化學(xué)微量氧傳感器在制氫機(jī)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
1. 高靈敏度和精確性：該傳感器能夠檢測(cè)到極低濃度的氧氣（ppm級(jí)別），這對(duì)于確保氫氣純度至關(guān)重要。即使是微量的氧氣也可能影響氫氣的質(zhì)量，尤其是在一些對(duì)氫氣純度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景中。
2. 快速響應(yīng)時(shí)間：該能夠在短時(shí)間內(nèi)給出準(zhǔn)確讀數(shù)，使得實(shí)時(shí)監(jiān)控成為可能。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理任何氧氣滲入的問(wèn)題，保障生產(chǎn)過(guò)程的安全性和效率。
3. 成本效益：相較于其他類(lèi)型的傳感器（如光學(xué)傳感器），該傳感器更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，同時(shí)維護(hù)成本也相對(duì)較低。這使得它們?cè)诠I(yè)應(yīng)用中更具吸引力，特別是對(duì)于需要大量使用傳感器的場(chǎng)合。
4. 小型化設(shè)計(jì)：該傳感器體積非常緊湊，易于集成到現(xiàn)有的制氫系統(tǒng)中，不會(huì)顯著增加系統(tǒng)的復(fù)雜性或占用過(guò)多空間。
5. 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好：該傳感器在正常使用條件下具有較長(zhǎng)的使用壽命，并且其性能隨時(shí)間的變化較小，可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)提供可靠的數(shù)據(jù)，減少頻繁更換的需求。
6. 適應(yīng)性強(qiáng)：該傳感器能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件，包括溫度、濕度等的變化，保證了在各種工作環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。
在這里，深圳市新世聯(lián)科技給大家推薦一款公司代理的針對(duì)氫能場(chǎng)景應(yīng)用的微量氧電化學(xué)傳感器GPR-12-333-H，該傳感器是美國(guó)Analytical Industrial Inc.（AII）旗下的一款微量氧傳感器，它能實(shí)現(xiàn)ppm級(jí)高精度實(shí)現(xiàn)極微氧雜質(zhì)的精準(zhǔn)捕捉，且耐氫氣干擾的穩(wěn)定性能適配高濕、高壓等復(fù)雜工況，同時(shí)體積小巧、響應(yīng)快速、靈敏度高，可直接嵌入控制系統(tǒng)的集成，是制氫微量氧檢測(cè)的不二之選。
以下為新世聯(lián)代理的美國(guó)AII品牌微量氧電化學(xué)傳感器GPR-12-333-H的主要參數(shù)：
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