·790 北京科技大学学报 第32卷 100 1 a 80A 260 4 60 ■相对湿度45% 4 。相对湿度75候 ■相对湿度45% ▲相对湿度100% ·相对湿度75% ▲相对湿度100% 20 20 500 000 3000 500 1000 3000 氢气含量10 氢气含量10 100 (c) 80 80 60 4相对湿度100% 4相对湿度100紧 ·相对湿度75% ·相对湿度75% ·相对湿度45% ·相对湿度45% 20 500 1000 3000 1000 3000 氢气含量10 氢气含量10 图4不同湿度条件下氢气含量与电压的关系曲线（号40℃，(50℃，(90℃，（山80C Fi谒4 Curves benween hyd知contentand vog您different hm0 conditins at difernt temperaure(两40℃，(50C,(960C,( 80℃ 在较高的温度时，电解质膜失水较快，高的环境 参考文献 湿度有助于电解质膜保有水分，保证质子传输，传感 【刂KawanoT TsuboiN TsijiiH et al Stabilit test and h血Poe 器的内阻小，可以使响应电压增加：而温度低时，电 mentofhydrogen anayerwith trace reduction detecpr JChroma 解质膜的水分蒸发较慢，若环境湿度过高，很容易导 ogrA20041023(1片：123 致电解质膜遭水淹，传感器的内阻急剧增大，影响质 [2 Hwang B J L Y C Chen Y L Characteristics of PyNa fon e ectodes Prepared by a Takema taTorikai method in sensng hy 子传递，使响应电压下降.因此合适的温度、湿度环 dogen Ma ter Chem Phys 2001 69(1-3):267 境是传感器获得最佳响应的关键。 [31 Sakthivel M W eppner W.Deveppment of a hydrogen sensor based on solid po pmer e lecto ye m embranes Sens AcuatorsB 3结论 20061132片998 [4]LuXB Wu SG WangI,et a]Solidsnte amperme tric hydro 以Nafon 12膜为电解质的氢传感器对氢具有 gen sensor based an polymer electropy tem embmne fuel cell Sens 很好的响应，可以实现微量氢气泄漏的快速检测. Acua0sB205,107(2h812 室温下在(10~3000)×106范围内，传感器信号与 [5 KotoerkovG HanSD Stetter JR Review of ekec trochemical 氢气体积分数的对数呈线性关系，为标定不同环境 h阳ge知sensors Chem Rey20092093:1402 Xu H E Yan X Q A Pron exchangemembrane constant potn 下氢气含量与传感器响应电压的对应关系提供了依 tial ampermety hydrogen sensor Memnbr SciTechnol 2000 20 据.在环境湿度相同的条件下，温度升高使质子交 (6):58 换膜的失水状况趋于严重，传感器的内阻显著增 (徐洪峰，燕希强。质子交换膜恒电位式氢气传感器.膜科学 加，其响应电压下降.湿度对传感器响应电压的影 与技术.200020(6：58) 响与环境温度相关：在温度较低时，湿度增加会使 【7刀Wu SQ Zharg S B Prepamti知d sudy on sulnated polyst仪 rene Proon exchange membrane//China Popmer Acade ic Meet 质子交换膜遭水淹，导致传感器响应电压下降：而 ing n2005 Beijing 2005 477 温度较高时，湿度增加会弥补因温度升高而导致 (吴叔青，张锁波。磺化聚苯质子传输膜的制备及性能研究/ 的膜失水，使传感器的内阻有所降低从而提高传 2005年全国高分了学术会议.北京，2005：477) 感器的响应电压. [8 Sumec Z OpekarE CrinsG JE F Solidsmte hydrgen sensor北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 4 不同湿度条件下氢气含量与电压的关系曲线.( a) 40℃;( b) 50℃;( c) 60℃;( d) 80℃ Fig.4 Curvesbetweenhydrogencontentandvoltageindifferenthumidityconditionsatdifferenttemperatures:(a) 40℃;(b) 50℃;( c) 60℃;( d) 80℃ 在较高的温度时, 电解质膜失水较快, 高的环境 湿度有助于电解质膜保有水分, 保证质子传输, 传感 器的内阻小, 可以使响应电压增加 ;而温度低时, 电 解质膜的水分蒸发较慢, 若环境湿度过高, 很容易导 致电解质膜遭水淹, 传感器的内阻急剧增大, 影响质 子传递, 使响应电压下降.因此合适的温度、湿度环 境是传感器获得最佳响应的关键. 3 结论 以 Nafion112膜为电解质的氢传感器对氢具有 很好的响应, 可以实现微量氢气泄漏的快速检测 . 室温下在 ( 10 ～ 3 000) ×10 -6范围内, 传感器信号与 氢气体积分数的对数呈线性关系, 为标定不同环境 下氢气含量与传感器响应电压的对应关系提供了依 据 .在环境湿度相同的条件下, 温度升高使质子交 换膜的失水状况趋于严重, 传感器的内阻显著增 加, 其响应电压下降 .湿度对传感器响应电压的影 响与环境温度相关 :在温度较低时, 湿度增加会使 质子交换膜遭水淹, 导致传感器响应电压下降 ;而 温度较高时, 湿度增加会弥补因温度升高而导致 的膜失水, 使传感器的内阻有所降低从而提高传 感器的响应电压 . 参 考 文 献 [ 1] KawanoT, TsuboiN, TsujiiH, etal.Stabilitytestandimprove￾mentofhydrogenanalyzerwithtracereductiondetector.JChroma￾togrA, 2004, 1023( 1) :123 [ 2] HwangBJ, LiuYC, ChenYL.CharacteristicsofPt/Nafion electrodespreparedbyaTakenata-Torikaimethodinsensinghy￾drogen.MaterChemPhys, 2001, 69 ( 1-3 ) :267 [ 3] SakthivelM, WeppnerW.Developmentofahydrogensensor basedonsolidpolymerelectrolytemembranes.SensActuatorsB, 2006, 113( 2 ):998 [ 4] LuXB, WuSG, WangL, etal.Solid-stateamperometrichydro￾gensensorbasedonpolymerelectrolytemembranefuelcell.Sens ActuatorsB, 2005, 107( 2 ):812 [ 5] KorotcenkovG, HanSD, StetterJR.Reviewofelectrochemical hydrogensensors.ChemRev, 2009, 209( 3) :1402 [ 6] XuHF, YanXQ.Aprotonexchangemembraneconstantpoten￾tialamperometryhydrogensensor.MembrSciTechnol, 2000, 20 ( 6 ) :58 (徐洪峰, 燕希强.质子交换膜恒电位式氢气传感器.膜科学 与技术, 2000, 20( 6) :58 ) [ 7] WuSQ, ZhangSB.Preparationandstudyonsulfonatedpolysty￾reneprotonexchangemembrane∥ChinaPolymerAcademicMeet￾ingin2005.Beijing, 2005:477 (吴叔青, 张锁波.磺化聚苯质子传输膜的制备及性能研究 // 2005年全国高分子学术会议.北京, 2005:477) [ 8] SumecZ, OpekarF, CrijnsGJEF.Solid-statehydrogensensor · 790·