WO2007108276A1 - 水素センサ - Google Patents

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Hiroyuki Matsumoto
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    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7773—Reflection

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen sensor for detecting hydrogen gas in an atmosphere.
  • Hydrogen is attracting attention as an energy source that can suppress the emission of carbon dioxide and carbon dioxide.
  • hydrogen gas leaks into the atmosphere (for example, in an underground parking lot for a vehicle using a hydrogen fuel cell, or in an atmosphere such as a hydrogen gas station), the leaked hydrogen gas may explode. For this reason, it is necessary to quickly detect the leak of hydrogen gas and stop the leak.
  • a semiconductor sensor using an oxide soot is used as a hydrogen sensor for detecting intense leaked hydrogen gas.
  • this semiconductor sensor can not detect hydrogen gas unless it is heated to about 400 degrees Celsius. For this reason, it is necessary to take measures to prevent leakage of hydrogen gas accompanying heating, which complicates the structure as a device for detecting leakage hydrogen gas, resulting in an increase in cost.
  • a hydrogen sensor as shown in FIG. 4 as a hydrogen sensor which does not require heating and which does not require any explosion proof measures is proposed by JP 2005-83832 (hereinafter referred to as Patent Document 1).
  • a thin film layer 12 is formed on the surface 11a of a substrate 11 such as resin (for example, vinyl sheet) or glass.
  • a catalyst layer 13 is further formed on the surface 12 a of the thin film layer 12, and when the catalyst layer 13 comes in contact with the leaked hydrogen gas, the thin film layer 12 is rapidly hydrogenated by its catalytic action, whereby the thin film layer 12 is Optical reflectance changes.
  • the catalyst layer 13 However, if water or oxygen in the atmosphere is absorbed, the catalyst layer 13 is degraded to reduce the catalytic action, and further, if water, oxygen or the like penetrates the thin film layer 12, the thin film layer 12 is deteriorated. Such deterioration of the catalyst layer 13 or the thin film layer 12 may cause problems in the rapid detection of the leaked hydrogen gas.
  • a thin film layer is formed on the surface of a substrate such as glass or resin, a catalyst layer is further formed on the surface of this thin film layer, and this catalyst layer acts catalytically when it contacts leaked hydrogen gas.
  • the invention is applied to a hydrogen sensor that rapidly hydrogenates a thin film layer to change the optical reflectance of the thin film layer.
  • the present invention prevents the moisture or oxygen contained in the substrate or absorbed from the atmosphere from the atmosphere from penetrating into the thin film layer, thereby preventing the catalyst layer or the catalyst layer from being absorbed.
  • An object of the present invention is to provide a hydrogen sensor capable of preventing deterioration of a thin film layer.
  • the present invention provides a hydrogen sensor capable of preventing the catalyst layer or the thin film layer from being deteriorated by preventing the catalyst layer from absorbing moisture, oxygen and the like in the atmosphere in order to solve the above-mentioned problems. To aim.
  • a hydrogen sensor comprises a substrate, a thin film layer formed on the substrate, and the thin film formed by the hydrogen gas formed on the surface of the thin film layer and contained in an atmosphere.
  • a hydrogen sensor having a catalyst layer for hydrogenating the layer to change the optical reflectance of the thin film layer, the hydrogen sensor being formed between the substrate and the thin film layer or on one or both of the surfaces of the catalyst layer Provided with a protective film.
  • a protective film between the substrate of the hydrogen sensor and the thin film layer it is possible to prevent water, oxygen and the like absorbed by the substrate from permeating the protective film. Further, by forming a protective film on the surface of the catalyst layer, it is possible to prevent the catalyst layer from absorbing moisture, oxygen and the like in the atmosphere. Therefore, deterioration of the protective film and the catalyst layer can be prevented.
  • the hydrogen sensor according to the present invention can prevent the deterioration of the thin film layer and the catalyst layer, it is possible to maintain the hydrogen gas detection performance of appropriately detecting the leaked hydrogen gas for a long period of time. it can.
  • the thin film layer is a magnesium 'nickel alloy thin film layer or a magnesium thin film It may be a membrane layer.
  • the thin film layer of the hydrogen sensor By making the thin film layer of the hydrogen sensor into a magnesium′-nickel alloy thin film layer or a magnesium thin film layer, it is possible to form a thin film layer whose optical reflectance changes when it is exposed to the leaked hydrogen gas.
  • the catalyst layer may be formed of palladium or platinum.
  • the thin film layer can be hydrogenated by its catalytic action.
  • the thickness of the catalyst layer may be 1 nm to 100 nm.
  • the catalyst layer having a thickness of 1 nm to 100 nm is exposed to the leaked hydrogen gas, the thin film layer is rapidly hydrogenated.
  • the protective film may be a silicon compound, a fluorine compound or an oil and fat force.
  • the catalyst layer By forming the protective film with a silicon-based compound, a fluorine-based compound or an oil and fat (for example, mineral oil, vegetable oil, etc.), the catalyst layer can be prevented while moisture and oxygen in the atmosphere penetrate into the thin film layer and the catalyst layer. Can exhibit the catalytic action of
  • the thickness of the protective film may be 5 nm to 200 nm. If the thickness of the protective film is 5 nm or 200 nm, the catalyst layer hardly inhibits rapid hydrogenation of the thin film layer.
  • FIG. 1 A diagram showing an example of the cross-sectional structure of a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 A diagram showing an example of a cross-sectional structure in a modification of the hydrogen sensor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing an example of the cross-sectional structure of a conventional hydrogen sensor.
  • the hydrogen sensor 10a shown in FIG. First protective film 14 made of silicon dioxide (SiO.sub.2) on the surface 11a of the substrate 11 such as
  • a thin film layer 12 made of magnesium 'nickel alloy or magnesium is formed on the surface 14a of the first protective film 14. Furthermore, on the surface 12 a of the thin film layer 12, a catalyst layer 13 which is also palladium or platinum is formed, and on the surface 13 a of the catalyst layer 13, a second protective film 15 made of silicon dioxide is formed. There is.
  • the thin film layer 12 is formed on the surface 1 la of the substrate 11 via the first protective film 14 and the second protective film 15 is formed on the surface 13a of the catalyst layer 13 It is done.
  • the hydrogen sensor 10a having such a structure prevents the moisture, oxygen, etc. absorbed by the substrate 11 by the first protective film 14 from penetrating into the thin film layer 12, and the second sensor
  • the protective film 15 prevents the moisture and oxygen in the atmosphere from being absorbed by the catalyst layer 13. As a result, deterioration of the thin film layer 12 and the catalyst layer 13 is prevented.
  • FIG. 2 is a graph showing the deterioration (aging deterioration) of the thin film layer 12 and the catalyst layer 13 due to the presence or absence of a protective film.
  • the thin film layer 12 When the thin film layer 12 is hydrogenated upon contact with hydrogen, the electrical resistance increases with the change of the optical reflectance.
  • the thin film layer 12 also has an increase in electrical resistance due to oxidation (deterioration). Therefore, the deterioration of the thin film layer 12 can be evaluated as follows from the increase of its electrical resistance.
  • FIG. 2 shows that the hydrogen sensor having a protective film does not have a thin film layer with less deterioration, and the hydrogen sensor having a protective film has a worse film layer.
  • the thin film layer 12 can be formed by sputtering, vacuum evaporation, electron beam evaporation, plating, or the like.
  • the composition of the thin film layer 12 is, for example, MgNix (0 ⁇ x ⁇ 0.6).
  • the catalyst layer 13 can be formed on the surface 12 a of the thin film layer 12 by coating or the like.
  • the thickness of the catalyst layer 13 is lnm to lOOnm.
  • the first protective film 14 is a sputtering method , Vacuum evaporation, plating, or the like.
  • the second protective film 15 can be formed by a spray method, dip coating method, spin coating method or the like in addition to the method of forming the first protective film 14.
  • the surface of the second protective film 15 does not have to be as smooth as the surface 14 a of the protective film 14.
  • the thickness of the first protective film 14 may be appropriately set in accordance with the hygroscopicity (degree of absorbing moisture, oxygen, etc.) of the substrate 11 or the like.
  • the second protective film 15 preferably has a thickness of 5 nm to 200 nm.
  • the second protective film 15 having the above thickness prevents the catalyst layer 13 from absorbing moisture, oxygen and the like in the atmosphere, and catalyzes the catalytic action of the catalyst layer 13 (hydrogen gas in the atmosphere of the catalyst layer 13). And the catalyst action to hydrogenate the thin film layer 12 can be rapidly vaporized.
  • the catalyst layer 13 causes the thin film layer 12 to be hydrogenated by its catalytic action. A rapid change can be made to the optical reflectivity of layer 12. As a result, the hydrogen sensor 10a can quickly detect the leak of hydrogen gas.
  • the hydrogen sensor 10a can reduce moisture, oxygen, and the like that permeates the catalyst layer 13 and the thin film layer 12 from the atmosphere. Therefore, the deterioration of the catalyst layer 13 and the thin film layer 12 can be reduced, and good hydrogen gas detection performance can be maintained over a relatively long period of time.
  • the second protective film 15 is thicker than the above-mentioned thickness, the time for the catalyst layer 13 to hydrogenate the thin film layer 12 by its catalytic action becomes long.
  • the thickness of the second protective film 15 can be appropriately set in consideration of the trade-off relationship between the hydrogen gas detection time and the life required for the hydrogen sensor.
  • the second protective film 15 prevents the permeation of moisture, oxygen, and the like from the atmosphere to the catalyst layer 13 and the thin film layer 12, thereby making the catalyst Deterioration of the layer 13 and the thin film layer 12 can be prevented. As a result, the good hydrogen gas detection performance of the hydrogen sensor 10b can be maintained for a long time.
  • the hydrogen sensor according to the present invention is not limited to the ones in the respective embodiments described above, and can be appropriately modified without departing from the scope of the invention.

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Abstract

　水素センサには、樹脂などの基板の表面に薄膜層が形成され、この薄膜層の表面にさらに触媒層が形成されている。この触媒層が漏洩水素ガスに触れるとその触媒作用で薄膜層を速やかに水素化して、薄膜層の光学的反射率を変化させる。この水素センサは、基板と薄膜層との間、又は触媒層の表面の何れか一方又は双方に形成された保護膜を備える。  

Description

明 細 書
水素センサ
技術分野
[0001] 本発明は、雰囲気中の水素ガスを検出するための水素センサに関する。
背景技術
[0002] 二酸ィ匕炭素の排出を抑制できるエネルギー源として水素が注目されて 、る。しかし 、水素ガスが雰囲気中（例えば水素燃料電池を用いた自動車のための地下駐車場、 或いは水素ガスステーション等の雰囲気中）に漏洩した場合には、漏洩した水素ガス が爆発するおそれがある。このため、水素ガスの漏洩を速やかに検出してその漏洩 を止めなければならない。力かる漏洩水素ガスを検出する水素センサとして、酸化ス ズを用いた半導体センサが用いられて 、る。
し力しながら、この半導体センサは、摂氏 400度程度に加熱しなければ水素ガスを 検出できない。このため、加熱に伴う漏洩水素ガスの防爆対策が必要となって、漏洩 水素ガスを検出する装置として構造が複雑になりコストアップを招来する。
[0003] そこで加熱を必要とせず防爆対策が不要な水素センサとして図 4に示されるような 水素センサが日本国特開 2005— 83832号公報（以下特許文献 1という）によって提 案されている。この水素センサ 10では、図 4に示すように、榭脂（例えばビニールシー ト)やガラスなどの基板 11の表面 11aに薄膜層 12が形成されている。この薄膜層 12 の表面 12aには、更に触媒層 13が形成され、この触媒層 13が漏洩水素ガスに触れ るとその触媒作用で薄膜層 12を速やかに水素化し、それによつて薄膜層 12の光学 的反射率が変化する。
しかし、吸湿性を有する榭脂などの基板 11の表面 11aに薄膜層 12を形成した水素 センサ 10では、基板 11に含まれて ヽた或 、は基板 11が雰囲気中から吸収した水分 や酸素などが、薄膜層 12に浸透して薄膜層 12を酸ィ匕して劣化させることを否めない 。薄膜層 12にこのような劣化が生じると、漏洩水素ガスの迅速な検出に支障をきたし かねな!/、と 、う問題がある。なお、吸湿性の少な!/、ガラスを基板 11に用いた場合でも 、吸湿性が皆無とはいえないため、上記薄膜層 12の劣化が生じうる。また触媒層 13 が雰囲気中の水分や酸素などを吸収すると、触媒層 13が劣化して触媒作用が低下 し、更には水分や酸素などが薄膜層 12にまで浸透すると薄膜層 12が劣化する。この ような触媒層 13或いは薄膜層 12の劣化により、漏洩水素ガスの迅速な検出に支障 が生じるおそれがある。
発明の開示
[0004] 本発明は、ガラスゃ榭脂などの基板の表面に薄膜層を形成し、この薄膜層の表面 に更に触媒層を形成し、この触媒層が漏洩水素ガスに触れるとその触媒作用で薄膜 層を速やかに水素化して、薄膜層の光学的反射率を変化させる水素センサに適用さ れる。
本発明は、上述した問題を解消するため、基板に含まれていた或いは基板が雰囲 気中から吸収した水分や酸素などが、薄膜層に浸透することを防止して、触媒層或 いは薄膜層の劣化を防ぐことができる水素センサの提供を目的とする。
また、本発明は、上述した問題を解消するため、触媒層が雰囲気中の水分や酸素 などを吸収することを防止して、触媒層或いは薄膜層の劣化を防ぐことができる水素 センサの提供を目的とする。
[0005] 上記目的を達成するため本発明の水素センサは、基板と、この基板上に形成され た薄膜層と、この薄膜層の表面に形成され雰囲気中に含まれる水素ガスにて上記薄 膜層を水素化して上記薄膜層の光学的反射率を変化させる触媒層とを有する水素 センサにおいて、上記基板と上記薄膜層との間又は上記触媒層の表面の何れか一 方又は双方に形成された保護膜を備える。
水素センサの基板と薄膜層との間に保護膜を形成することで、基板が吸収した水 分や酸素などが上記保護膜に浸透することを防止することができる。また触媒層の表 面に保護膜を形成することで、触媒層が雰囲気中の水分や酸素などを吸収すること を防止することができる。従って、保護膜及び触媒層の劣化を防止することができる。
[0006] このように、本発明に係る水素センサは、薄膜層及び触媒層の劣化を防ぐことがで きるので、漏洩水素ガスを適切に検出するという水素ガス検出性能を長期にわたって 維持することができる。
具体的には、上記薄膜層がマグネシウム'ニッケル合金薄膜層又はマグネシウム薄 膜層であってもよい。
水素センサの薄膜層をマグネシウム'ニッケル合金薄膜層又はマグネシウム薄膜層 とすることで、漏洩水素ガスに触れるとその光学的反射率が変化する薄膜層を形成 することができる。
[0007] また、具体的には、上記触媒層がパラジウム又は白金で形成されてもよい。
このように、触媒層をパラジウム又は白金で形成することで、その触媒作用によって 薄膜層を水素化することができる。
更に具体的には、上記触媒層の厚さが lnm乃至 lOOnmであってもよい。 厚さを lnm乃至 lOOnmとした触媒層が漏洩水素ガスに触れたときには、薄膜層が 急速に水素化される。
また、具体的には、上記保護膜がシリコン系化合物、フッ素系化合物又は油脂力も なるものであってもよい。
保護膜をシリコン系化合物、フッ素系化合物又は油脂 (例えば鉱物油、植物油等） などで形成することによって、雰囲気中の水分や酸素などが薄膜層や触媒層に浸透 することを防ぎつつ、触媒層の触媒作用を発揮させることができる。
更に具体的には、上記保護膜の厚さが 5nm乃至 200nmであってもよい。 保護膜の厚さを 5nmな 、し 200nmとすれば、触媒層による薄膜層の迅速な水素 化をほとんど阻害することがな 、。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]本発明の一実施形態に係る水素センサの断面構造の例を示す図、
[図 2]保護膜の有無による薄膜層の劣化 (経時劣化)を示すグラフ、
[図 3]図 1に示す水素センサの変形例における断面構造の例を示す図、
[図 4]従来の水素センサの断面構造の例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の一実施形態に係る水素センサを図 1にて説明する。なお従来の水 素センサ 10と同様の機能を有する構成要素には、同一の符号を付しその説明を省 略する。
図 1に示す水素センサ 10aは、アクリル榭脂、ポリエチレンシート（ポリエチレンフィ ルム)などの基板 11の表面 11aに二酸ィ匕珪素（SiO )からなる第 1の保護膜 14が形
2
成され、第 1の保護膜 14の表面 14aには、マグネシウム'ニッケル合金又はマグネシ ゥムカゝらなる薄膜層 12が形成されている。更に、薄膜層 12の表面 12aには、パラジゥ ム又は白金力もなる触媒層 13が形成され、触媒層 13の表面 13aには二酸ィ匕珪素か らなる第 2の保護膜 15が形成されている。
このように水素センサ 10aでは、基板 11の表面 1 laに第 1の保護膜 14を介して薄 膜層 12が形成されており、また触媒層 13の表面 13aに第 2の保護膜 15が形成され ている。水素センサ 10aがこのような構造を有することにより、第 1の保護膜 14にて基 板 11が吸収等した水分や酸素などが薄膜層 12へと浸透することが防止されると共に 、第 2の保護膜 15にて雰囲気中の水分や酸素などが触媒層 13に吸収されることが 防止される。この結果、薄膜層 12や触媒層 13の劣化が防止される。
[0010] 図 2は、保護膜の有無による薄膜層 12及び触媒層 13の劣化 (経時劣化)を示すグ ラフである。薄膜層 12は、水素に触れて水素化すると光学的反射率の変化と共に電 気抵抗が上昇する。かかる薄膜層 12は、酸化 (劣化）によっても、電気抵抗が上昇す る。従って、薄膜層 12の劣化は、その電気抵抗の上昇から、次のように評価すること ができる。
基板 11上に薄膜層 12に及び触媒層 13を形成した直後に水素ガスに触れな!/、状 態で測定した抵抗値と、水素ガスに触れてから一定時間 (約 10秒)経過後の抵抗値 とを結んだグラフの傾きの値、即ち抵抗値 Z秒を求める。その後、所定時間経過毎に この抵抗値 Z秒の測定を繰り返し、時間の経過と共に抵抗値 Z秒がそれほど減少し なければ、薄膜層 12の劣化が少ないと見なすことができる。一方、時間の経過と共に 抵抗値 Z秒が減少すれば、薄膜層 12の劣化が進んだと見なすことができる。従って 図 2は、保護膜を有する水素センサでは薄膜層の劣化が少なぐ保護膜を有しない 水素センサでは薄膜層の劣化が進むことを示して 、る。
[0011] 薄膜層 12はスパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、メツキ法などによつ て形成することができる。薄膜層 12の組成は例えば MgNix (0≤x< 0. 6)である。 触媒層 13は、薄膜層 12の表面 12aにコ一ティングなどによって形成することができる 。触媒層 13の厚さは lnm乃至 lOOnmである。第 1の保護膜 14は、スパッタリング法 、真空蒸着法、メツキ法などによって形成することができる。第 2の保護膜 15は、第 1 の保護膜 14の形成方法のほか、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法ゃノヽ ケ塗りによって形成することができる。
なお第 1の保護膜 14は、その表面 14aに薄膜層 12を形成するため、表面 14aを滑 らかに形成する必要がある。一方、第 2の保護膜 15の表面は、保護膜 14の表面 14a ほど滑らである必要はな 、。
[0012] ここで第 1の保護膜 14の厚さは、基板 11の吸湿性 (水分や酸素などを吸収する度 合い）等に応じて適宜設定すればよい。また第 2の保護膜 15は、 5nm乃至 200nm の厚さとすることが好ましい。上記の厚さを有する第 2の保護膜 15は、触媒層 13が雰 囲気中の水分及び酸素などを吸収することを防ぎつつ、触媒層 13の触媒作用 (触媒 層 13が雰囲気中の水素ガスに触れて薄膜層 12を水素化する触媒作用）を迅速に発 揮させることができる。
従って水素センサ 10aは、水素濃度が lOOppm乃至 1%の下限値以上となる雰囲 気に触れると、触媒層 13がその触媒作用で薄膜層 12を水素化して、数秒乃至 10秒 程度で、薄膜層 12の光学的反射率に迅速な変化を生じさせることができる。この結 果、水素センサ 10aは水素ガスの漏洩を迅速に検出できる。
[0013] 仮に、第 2の保護膜 15が上述した厚さより薄くとも、水素センサ 10aは、雰囲気中か ら触媒層 13及び薄膜層 12へ浸透する水分及び酸素などを減らすことができる。従つ て、触媒層 13及び薄膜層 12の劣化を少なくして、良好な水素ガス検出性能を比較 的長期にわたって維持することができる。一方、第 2の保護膜 15が上述した厚さより も厚い場合には、触媒層 13がその触媒作用で薄膜層 12を水素化するための時間が 長くなる。しかし、この場合には雰囲気中から触媒層 13及び薄膜層 12へ浸透する水 分及び酸素などを十分減らすことができるから、触媒層 13及び薄膜層 12の劣化をよ り一層確実に防ぐことができる。このように第 2の保護膜 15の厚さは、水素センサとし て要求される水素ガス検出時間と寿命とのトレードオフの関係を考慮して適宜設定す ることがでさる。
次に、本発明に係る水素センサの変形例を図 3にて説明する。水素センサ 10aと同 様の機能を有する構成要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。 図 3に示す水素センサ 10bでは、雰囲気中の水分や酸素などをほとんど吸収するこ とがない金属又はガラス等が基板 11として使用されている。このような水素センサ 10 bでは、基板 11から水分や酸素などが薄膜層 12へと浸透することがほとんどない。従 つて、第 1の保護膜 14を有していなくても、第 2の保護膜 15にて、雰囲気中から触媒 層 13及び薄膜層 12への水分及び酸素などの浸透を防ぐことで、触媒層 13及び薄 膜層 12の劣化を防止することができる。この結果、水素センサ 10bの良好な水素ガス 検出性能を長期にわたって維持することができる。
なお本発明に係る水素センサは、上記各実施例のものに限定されるものではなぐ その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と、この基板上に形成された薄膜層と、この薄膜層の表面に形成され雰囲気 中に含まれる水素ガスにて上記薄膜層を水素化して上記薄膜層の光学的反射率を 変化させる触媒層とを有する水素センサにお 、て、
上記基板と上記薄膜層との間又は上記触媒層の表面の何れか一方又は双方に形 成された保護膜を備えることを特徴とする水素センサ。
[2] 上記薄膜層がマグネシウム ·ニッケル合金薄膜層又はマグネシウム薄膜層であるこ とを特徴とする請求項 1に記載の水素センサ。
[3] 上記触媒層がパラジウム又は白金で形成されて 、ることを特徴とする請求項 2に記 載の水素センサ。
[4] 上記触媒層の厚さが lnm乃至 lOOnmであることを特徴とする請求項 3に記載の水 素センサ。
[5] 上記保護膜がシリコン系化合物、フッ素系化合物又は油脂力 なることを特徴とす る請求項 1に記載の水素センサ。
[6] 上記保護膜の厚さが 5nm乃至 200nmであることを特徴とする請求項 5に記載の水 素センサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008149752A1 (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Kabushiki Kaisha Atsumitec 水素センサ
CN101418080B (zh) * 2008-11-13 2011-06-22 北京科技大学 一种氢传感器用壳聚糖质子交换膜的制备方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5150533B2 (ja) * 2009-03-06 2013-02-20 株式会社アツミテック 水素センサ
JP5232045B2 (ja) * 2009-03-06 2013-07-10 株式会社アツミテック 水素センサ
CN104730114A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于氢气传感器的镁合金薄膜及其制备方法
CN105289588A (zh) * 2014-07-28 2016-02-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种钯合金催化薄膜材料及其制备方法
KR101704122B1 (ko) 2014-10-08 2017-02-07 현대자동차주식회사 수소 검출 채색 센서
KR101645661B1 (ko) * 2014-12-18 2016-08-05 울산대학교 산학협력단 백금／팔라듐 코어―셀 그래핀 하이브리드 기반 수소센서 및 그 제조방법
CN108027333B (zh) * 2015-09-16 2021-06-25 Koa株式会社 氢传感器
JP6709429B2 (ja) * 2015-12-21 2020-06-17 スタンレー電気株式会社 水素濃度測定装置
KR101772328B1 (ko) * 2016-05-03 2017-08-29 한양대학교 에리카산학협력단 수분 수소 흡착 게터 및 그 제조 방법
CN108717053A (zh) * 2018-06-13 2018-10-30 佛山市澄澜点寸科技有限公司 一种氢气传感器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120945A (ja) * 1982-12-28 1984-07-12 Shinkosumosu Denki Kk 水素選択性センサ
JPS62170840A (ja) * 1986-01-23 1987-07-27 Agency Of Ind Science & Technol 水素検知光センサ
JPS62257046A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Hochiki Corp 水素センサ
JPH0197248U (ja) * 1987-12-21 1989-06-28
JPH01121836U (ja) * 1988-02-12 1989-08-18
JP2004053542A (ja) * 2002-07-24 2004-02-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた水素センサ及び水素濃度測定方法
JP2005083832A (ja) 2003-09-05 2005-03-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光学反射率変化を用いる水素センサ、水素検出方法及び検出装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4324761A (en) * 1981-04-01 1982-04-13 General Electric Company Hydrogen detector
US4560444A (en) * 1983-12-29 1985-12-24 Uop Inc. Gas detection with novel electrolyte membrane and solid internal reference
US4892834A (en) * 1986-08-07 1990-01-09 Eic Laboratories, Inc. Chemical sensor
DE3731891C1 (de) * 1987-09-23 1989-01-26 Sipra Patent Beteiligung Rueckstellvorrichtung fuer Selektierapparate von Rundstrickmaschinen
US5273779A (en) * 1991-12-09 1993-12-28 Industrial Technology Research Institute Method of fabricating a gas sensor and the product fabricated thereby
US5372785A (en) * 1993-09-01 1994-12-13 International Business Machines Corporation Solid-state multi-stage gas detector
AUPM551994A0 (en) * 1994-05-09 1994-06-02 Unisearch Limited Method and device for optoelectronic chemical sensing
US5670115A (en) * 1995-10-16 1997-09-23 General Motors Corporation Hydrogen sensor
US6006582A (en) * 1998-03-17 1999-12-28 Advanced Technology Materials, Inc. Hydrogen sensor utilizing rare earth metal thin film detection element
US6596236B2 (en) * 1999-01-15 2003-07-22 Advanced Technology Materials, Inc. Micro-machined thin film sensor arrays for the detection of H2 containing gases, and method of making and using the same
JP2002122582A (ja) * 2000-10-17 2002-04-26 Sony Corp 還元性物質検知装置およびその製造方法と還元性物質検知方法
CN1398360A (zh) * 2000-11-27 2003-02-19 皇家菲利浦电子有限公司 光转换装置
US20050272989A1 (en) * 2004-06-04 2005-12-08 Medtronic Minimed, Inc. Analyte sensors and methods for making and using them
US7370511B1 (en) * 2004-03-08 2008-05-13 Mst Technology Gmbh Gas sensor with attenuated drift characteristic
US7233034B2 (en) * 2005-08-19 2007-06-19 Midwest Research Institute Hydrogen permeable protective coating for a catalytic surface
JP4158862B2 (ja) * 2005-10-17 2008-10-01 株式会社アツミテック 水素ガス可視化装置
DE102005057214A1 (de) * 2005-11-29 2007-06-14 Justus-Liebig-Universität Giessen Erfindung betreffend Gassensoren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120945A (ja) * 1982-12-28 1984-07-12 Shinkosumosu Denki Kk 水素選択性センサ
JPS62170840A (ja) * 1986-01-23 1987-07-27 Agency Of Ind Science & Technol 水素検知光センサ
JPS62257046A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Hochiki Corp 水素センサ
JPH0197248U (ja) * 1987-12-21 1989-06-28
JPH01121836U (ja) * 1988-02-12 1989-08-18
JP2004053542A (ja) * 2002-07-24 2004-02-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた水素センサ及び水素濃度測定方法
JP2005083832A (ja) 2003-09-05 2005-03-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光学反射率変化を用いる水素センサ、水素検出方法及び検出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1998169A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008149752A1 (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Kabushiki Kaisha Atsumitec 水素センサ
CN101418080B (zh) * 2008-11-13 2011-06-22 北京科技大学 一种氢传感器用壳聚糖质子交换膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101449147B (zh) 2011-04-06
CN101449147A (zh) 2009-06-03
US20100290050A1 (en) 2010-11-18
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