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声表面波快速氢气传感技术研究获进展

发布时间：2022-01-19 14:20:51 
氢气作为一种清洁能源，在促进节能减排、调整能源产业结构、应对全球气候变化等方面具有广阔应用前景，然而氢气易燃易爆，其无色无味的特点使其泄漏时不易被察觉。因此，快速、高灵敏的氢气传感技术研究在氢能源的开发利用中十分必要，而现有氢气传感器在功耗、体积、响应速度及灵敏度等方面难以满足实际应用需求。

中国科学院声学研究所超声学实验室研究员王文课题组在前期工作基础上，与南开大学教授杨大驰团队合作，将微纳声表面波器件技术与钯镍纳米线氢敏材料相结合，提出并研制了一种秒级响应的新型声表面波氢气传感器。钯镍纳米线具有较大的比表面积，容易吸附大量气体，有助于提高传感器的响应速度。

研究人员采用湿化学法制备钯镍纳米线并将其溶于乙醇中，通过滴涂的方式沉积在声表面波器件表面构建声表面波氢气传感器，然后将所研制的传感器集成到鉴相电路中，进行测试评估。实验结果表明，该声表面波氢气传感器实现了目前相关研究成果中的最快响应(1.8s)、1.65mV/% 的高灵敏度与7ppm的低检测限，并具有良好的重复性与选择性。

相关研究成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金联合重点项目的资助。

图1.(a)沉积钯镍纳米线薄膜的声表面波氢气传感器与(b)钯镍纳米线的SEM图

图2.声表面波氢气传感器的响应速度测试

 

图3.(a)声表面波氢气传感器的灵敏度、(b)检测下限与(c)选择性测试

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