【摘 要】
:
可燃性气体例如氢气、天然气(主要成分为甲烷)或者是一氧化碳在运输、存储和使用过程中的泄露对于人们的生命财产安全会产生极大的危害性。因此,对该类气体进行实时、有效和可靠的检测具有重要的意义。而气体传感器被认为是检测此类危险和爆炸性气体泄漏的有效手段。其中,由于催化燃烧式气体传感器具有良好的稳定性、简单的结构以及较宽检测范围下的高线性度等优势,因此多年来得到了广泛的应用。然而对于传统的催化燃烧式传感器
【基金项目】
:
国家自然科学基金(42075129);
论文部分内容阅读
可燃性气体例如氢气、天然气(主要成分为甲烷)或者是一氧化碳在运输、存储和使用过程中的泄露对于人们的生命财产安全会产生极大的危害性。因此,对该类气体进行实时、有效和可靠的检测具有重要的意义。而气体传感器被认为是检测此类危险和爆炸性气体泄漏的有效手段。其中,由于催化燃烧式气体传感器具有良好的稳定性、简单的结构以及较宽检测范围下的高线性度等优势,因此多年来得到了广泛的应用。然而对于传统的催化燃烧式传感器,其检测元件和参考元件分别采用涂覆和无涂覆催化剂的氧化铝珠包裹立体结构的铂加热电极的方式制备而成。但3D结构的铂加热电极对于来自外界的机械振动非常敏感,存在一定的断丝问题。同时,传感器制备时所涂覆的氧化铝珠由于存在人为操作上的偏差,因此该类传感器的一致性较低、成本高。近年来,相比与传统催化式传感器,发展迅速的MEMS型传感器所采用的平面化电极结构使得器件的一致性得到了提高。然而MEMS器件通常采用分配器技术将催化剂浆料滴涂于加热电极之上,易使得电极产生形变。并且由于MEMS器件的尺寸较小(为毫米级别)以及其所使用的硅工艺的特殊性,使得器件的批量制备较为困难和费时费力,且无法将催化剂负载与硅工艺制备相结合。因此,有必要设计出加热电极稳定性高、一致性好、制备方式简洁且尺寸小的传感器件。基于上述需求,本文提出了一种基于平面型铂加热电极的多孔氧化铝陶瓷基底的催化燃烧型传感器。该设计使得多孔陶瓷基底能同时充当催化剂载体以及加热电极基底。Pt加热电极通过丝网印刷成批印刷在多孔陶瓷上,提升了器件的一致性,降低了成本。通过湿浸渍法进行贵金属催化剂(Pt、Pd和Au)的负载,简化了器件制备流程。随后,通过XRD、SEM、XPS和H2-TPR等多种表征方法对器件负载催化剂前后的微观状态进行了研究。结果表明所制备的多孔陶瓷气孔分布和尺寸都较为均匀,而负载后的催化剂粒径尺寸极小且在中低温下(400°C以下)具有高催化活性。动态气敏测试结果表明不同催化式器件对不同可燃性气体具有高灵敏度和快速响应,证明了该器件设计的普适性。并辅以有限元仿真软件COMSOL进行热电分析。结果表明,器件响应性能(响应速度和响应值)与衬底厚度以及工作温度有关。衬底厚度的减小和工作温度的上升有利于响应速度和响应值的提升。仿真结果的分析研究为进一步优化器件结构和性能提供了一定的理论基础。
其他文献
新乡贤在城镇化进程中逐渐成为乡村振兴中一支重要力量,是新时代基层统战的重要对象。当前新乡贤统战工作存在诸多困境,包括人才分散导致聚合力不足,运行松散导致作用力不佳,视野局限造成组织力欠缺,存在断层导致阶梯性不强,动机差异导致参与度不高等问题。新时代乡村振兴应探索乡村治理良性互动作为切入口,从选贤、引贤、用贤、留贤、倡贤角度有计划地开展新乡贤统战工作,在大统战工作格局下探索形成新乡贤统战参与基层乡村
高熵合金作为一种新兴的多主元合金,打破了传统合金以一种或两种元素为主元的合金概念,因其具有独特的组织结构和优异的性能在高强度结构材料、耐腐蚀材料、耐高温材料以及高性能电容器材料和催化材料等领域有巨大的潜在应用价值。熔盐电脱氧工艺因具备一步直接从金属氧化物电脱氧获得金属及其合金的特点,与现有高熵合金制备工艺相比,具有短流程、低成本、低能耗的优势。此外,热压烧结工艺作为一种常用的、成熟的技术,已广泛应
该文主要介绍不同的群作用系统的各种复杂度以及阐述其相互之间的关系.不加特殊的说明,文中所涉及的群都是可数离散群,所有的群作用都是连续的.对于一个给定的群,它可以连续作用在一个紧致的度量空间上,这个群和这个群作用当作一个整体,称之为群作用系统.特殊的,对于一个动力系统来说,可以看作是一个整数群作用.对于群作用系统来说,描述该系统的拓扑复杂程度,定性分析的参量有:敏感性,混沌性,混合性等,对于这些参量
快速城镇化引起的碳排放增长为人类社会的可持续发展带来了严峻挑战,低碳城市建设是实现减排目标的主要途径。如何既保证城镇化的有序进行,又保证碳减排承诺得以实现,持续高效地开展低碳城市建设是我国政府亟待解决的关键问题。本研究旨在认清我国城市碳排放的减排压力,探究我国低碳城市建设水平的时空演变规律,并提出因地制宜的低碳城市建设水平提升策略,从而推动城市可持续建设。基于这一研究目标,本文形成了四个主要研究问
走进厨房,点燃天然气灶,开始准备做饭,这是千家万户日常生活中很平常的事,偶尔遇上停气,供气公司也会提前告知并尽快恢复供气,人们似乎不用担心没有天然气可以使用。然而,由于全球天然气生产、消费存在明显的地区不平衡,许多国家的天然气消费严重依赖进口,这使得看似稳定可靠的天然气供应背后却常常伴随着天然气进出口大国博弈。我国自2006年开始天然气净进口,于2018年超过日本成为世界最大的天然气进口国,到20
在全球汽车电动化、智能化、网联化趋势下,智能驾驶汽车已成为我国汽车产业发展的重大战略方向和趋势。由于其跨传统汽车电子、信息通信、人工智能、互联网、软件等多领域,集成端-管-云多系统,耦合人-车-交通多维度,带来了功能与安全性、环境适应性、人机相容性等新问题,传统测试方法已不能满足智能驾驶汽车开发和认证需求,亟需建立完整的智能驾驶系统测试评价方法体系。为此,本文以我国典型的自然驾驶数据为基础,针对智
甲烷(CH4)与家庭生活,工业生产等方面紧密相关,是天然气的主要成分。它具有高挥发性和易燃性,是一种危险气体。因此,有必要开发用于甲烷检测的气体传感器。目前,金属氧化物半导体(MOS)气体传感器被用于许多场合的泄漏和监测。其中Pd-In2O3敏感材料由于制备工艺简单、造价成本低,气敏响应性能良好等优点,使其成为检测甲烷气体的重要选择之一。通过在Pd-In2O3敏感材料表面印刷Pt氧化物载体催化剂膜
随着近代工业的发展,产生了各种各样的污染物,复合污染成为水体污染的普遍污染形势之一。对于废水中重金属离子的高效选择性去除以及多种类型污染物的同时去除引起了广泛的关注。吸附法因其具有操作简单、效率高、适应性广等特点,在废水处理领域中被广泛应用。为了应对日益严峻和复杂的水体污染形势,开发吸附能力强,再生性能好,易固液分离,能够高选择性去除重金属离子以及能够同时去除多种类型污染物的吸附剂是研究的重点和热
随着力与声学传感技术的飞速发展,力与声学传感器广泛应用在物联网、柔性电子、智慧城市和环境监测等领域。这些应用场景的多样化对力与声学传感器的性能和环境适应能力提出了新的要求,如具有自供电性、高灵敏度和宽工作频率范围等传感性能,及改善柔性和防水性等环境适应性。相较在实际应用中已采用的电容式、电磁式、压电式、压阻式和光学式等原理的传感器,基于摩擦起电效应的器件具有自驱动、材料选择广泛(固-固接触、固-液