氫在能源和氣候政策中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與其他氣態(tài)或液態(tài)能源相比，氫氣應(yīng)用必須考慮特殊的安全要求，因?yàn)樵谀承l件下，除了爆炸危險(xiǎn)之外，儲(chǔ)罐或管道中的泄漏可能會(huì)產(chǎn)生易爆的空氣-氫氣混合物。

為了進(jìn)一步提高處理氫氣時(shí)的安全水平，光纖傳感器可以檢測(cè)氫氣，并且在許多方面優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。為了實(shí)現(xiàn)既定的氣候目標(biāo)并防止全球變暖加劇，所有國(guó)家都必須盡快在其能源結(jié)構(gòu)預(yù)算中減少化石燃料的消耗。

氫技術(shù)作為一種可持續(xù)的替代品越來(lái)越受到重視——尤其是在工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸領(lǐng)域。必須考慮適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施，無(wú)論在哪里使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移氫氣。

盡管氫氣無(wú)毒，重量比空氣輕，因此會(huì)上升到頂部，但仍可能發(fā)生危險(xiǎn)情況：確實(shí)，如果空氣中的氫氣濃度超過4%的閾值，并有足夠的壓力，這種情況很快就會(huì)發(fā)生。氫氣罐或房間通風(fēng)不良，一個(gè)小的點(diǎn)火源，一個(gè)火花，就足以引發(fā)爆炸。

體積小，易于集成，沒有固有的安全風(fēng)險(xiǎn)

我司光纖傳感器基本上沒有這種風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，它們不需要復(fù)雜的布線，體積小，可以輕松集成到需要監(jiān)控的工廠或車輛的各種結(jié)構(gòu)中。

光纖幾乎用于安全相關(guān)的傳感應(yīng)用中，因?yàn)樗鼈儓?jiān)固耐用，直徑只有大約為四分之一毫米。光纖要成為氫傳感器，需要在許多地方進(jìn)行修改。

為此，首先使用激光將某些結(jié)構(gòu)壓印到光纖芯中，形成所謂的光纖布拉格光柵：一種確保光在特定波長(zhǎng)反射的周期性折射率調(diào)制。

然后在玻璃纖維的感覺部分涂上一層特殊的功能涂層，以確保玻璃纖維與氫氣發(fā)生特異性反應(yīng)。

鈀有吸收氫的能力，就像海綿一樣。一旦這兩種物質(zhì)相遇，氫就會(huì)分解成原子碎片，釋放出來(lái)的氫原子會(huì)穿透鈀的晶體框架。

這會(huì)導(dǎo)致光纖伸長(zhǎng)，可以通過內(nèi)置光纖布拉格光柵即時(shí)測(cè)量反射光信號(hào)的變化。一旦空氣中的氫氣濃度再次下降，氫氣就會(huì)從鈀中釋放出來(lái)。

這意味著涂層不會(huì)損壞，傳感器可以重復(fù)使用。

廣泛應(yīng)用的潛力

然而，這并不是我司研究人員測(cè)試過的唯一方法。例如，也可以用其纖維包層已被蝕刻掉的玻璃纖維來(lái)檢測(cè)氫，或者在玻璃纖維表面涂上一層非常薄的納米顆粒。

在實(shí)踐中，新型光纖傳感器可以成為氫動(dòng)力汽車的一個(gè)組成部分，用于監(jiān)測(cè)加氫站、汽車維修店或電解槽。

基于這項(xiàng)技術(shù)，可以輕松擴(kuò)展更大的傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在多個(gè)點(diǎn)監(jiān)控氫基礎(chǔ)設(shè)施。用于記錄測(cè)量數(shù)據(jù)的電子設(shè)備，例如用于對(duì)光纖傳感器進(jìn)行光學(xué)評(píng)估的光譜儀，可以安裝在傳感器范圍內(nèi)的安全位置。

如果超過一定濃度的氫氣泄露并且傳感器檢測(cè)到該濃度，則觸發(fā)相關(guān)應(yīng)用的警報(bào)管理系統(tǒng)并啟動(dòng)特定措施，例如聲音警告信號(hào)、關(guān)閉閥門或打開窗戶，這一切僅僅發(fā)生在幾秒鐘內(nèi)。

那么上述就是有關(guān)如何使用光纖傳感器檢測(cè)氫氣的介紹，大家學(xué)會(huì)了嗎？

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