使用气体传感器检测、监控和评估combustion-related有毒废气吸引了很多兴趣。这种技术发现实际应用在工业和国内水平作为环保、节能的工具在不同的工业过程。
图片来源:dgdimension / Shutterstock.com
以前,许多工业过程都采用更复杂的气体检测技术,如化学发光分析,气相色谱/质谱法(通用汽车/ MS)、红外光谱。
这些工具提供快速响应时间和合理的检测极限。然而,他们相对昂贵,非常笨重,操作在高温环境中,需要经常维护。这些因素以及需要集成气体采样系统燃料寻找更好的选择。
最近的事态发展围绕传感材料和检测方法的变化。欧洲杯足球竞彩在此基础上,气体传感器的分类根据其传感方法到那些依赖于他们的电特性和基于其他属性(光学、声学、量热法、气相色谱法)。额外的分类基于传感类型包括顺、电化学、催化燃烧、红外吸收,金属氧化物半导体传感器。分类基于检测方法包括field-effect-transistors(场效应晶体管),直流电导气体传感器,光致发光(PL)基于气体传感器。
半导体金属氧化物气体传感器(SMO)吸引了许多研究的兴趣在过去十年中由于其改进的性能和应用。有收敛的研究表明这种类型的传感器提供了大量的好处,可以帮助减轻传统变异的气体传感器的局限性。
直接热电半导体气体传感器技术(DTEGs)涉及到SMO的组合作为传感材料和应用直接热电检测方法。在这种情况下,SMO的表面(碳纳米管、二维材料、导电聚合物、金属氧化物)作为气体传感器。它暴露在环境中相互作用,导致SMO的可测量的物理参数的变化,如介电常数和电导率用于气体的检测和评价。
SMOs的使用是依赖于它们的物理和化学性质。金属氧化物的研究最多和最多样化的类SMOs由于易于修改他们的物理和化学性质的方法来实现所需的规范持续改进。这些属性包括面积、化学成分、形态、结构缺陷、晶粒尺寸,等。能够控制这些参数决定了气体传感器的总体质量的稳定,分辨率,响应时间、工作温度、恢复时间和灵敏度。
这总结概述气体传感器,洞察其分类和类型基于材料组件、检测方法、工作原理、功能优势,应用,限制,和一个前景的最新方法。
直接热电半导体气体传感器的原理和操作
DTEGs,像每一个热电偶,工作的原则在指定条件下其属性的变化。在DTEGs,当半导体材料的表面受到气体分子,半导体的费米能级的变化,导致材料的电导率的变化。费米能级的位置是由气体分子的数量(浓度),传感器。
的thermo-voltage DTEGs系统作为一个指标,因为thermo-voltage不依赖于气体分子路径旅行,DTEGs非常耐损害发生在气流研磨剂。
气体分子之间的相互作用与半导体材料的表面原因改变的传导活动材料,传感器,这是一个组件DTEGs,把物理参数(电导率)转换为电参数(电阻),从而导致一个潜在的不同材料然后测量电位计和解读为气体传感信号。
半导体,主要的传感材料,设计一个大型和暴露的表面积充分接收气体分子并与之交互。
应用程序直接热电半导体气体传感器
在全球范围内,气体传感器的应用在各种环境、工业、汽车、和医疗领域就会成倍增长。全球市场估计为20亿欧元。
在许多工业过程如石油勘探,半导体DTEGs已经被用于检测气体泄漏。大多数火灾警报也用这种方法来监测可燃气体水平和检测烟。这个工具也使用在许多家庭和办公室,它帮助提供一定程度的预防和保护机制对火灾的爆发。
图片来源:Tum ZzzzZ / Shutterstock.com
最近,使用DTEGs已经蔓延到汽车制造,用于各种目的,包括作为发动机排放控制机制的探测器。
氢检测气体传感器的最重要的应用之一。氢气(H2)是最轻的元素在标准温度和压力。无色,无嗅,无味。这些特点使它几乎不可能检测氢泄漏。然而,气体传感器的应用有助于解决这一挑战。气体传感器来检测氢气的能力让他们用于航空航天工业,氢作为燃料和燃料。
最近的创新直接热电半导体气体传感器
混合传感器开发了一种改进的温度调制技术。这是提高精度的优势,分析温差信号的可能性和thermo-voltages使用回归或傅里叶分析。这种方法确保了信号分析过滤掉干扰电压。
0.312赫兹的频率调制,DTEGs技术不是目前能够支持许多新兴技术的应用程序。因此,研究仍在进行之中,来改善其频率调制能力。内在材料增强灵敏度提欧洲杯足球竞彩高DTEGs调频的报告。
在DTEGs ion-conducting材料作为主欧洲杯足球竞彩要传感器的使用是另一个正在进行的研究课题与巨大的潜力。研究表明,使用ion-conducting材料作为主要的传感器的选择性可以增加技术由于独特的离子电导率。
最后概述和未来的发展
适当的监控有毒和anthropogenically-induced燃烧气体对环境监测和最好的工业安全实践至关重要。气体传感器发挥了巨大的作用在提供一个负担得起的,敏感的,和简单的方法。这项技术是一个广泛的包含不同类型的传感器材料和检测方法来创建一个优化的实用测量方法。欧洲杯足球竞彩
尽管DTEGs一直用于气体传感,显然,它仍然不提供所需的所有答案的气体传感器。需要持续改进设计来克服现有的限制。
更多的从AZoM:考虑掺杂SrTiO3陶瓷的行为
引用和进一步阅读
杰克。,C. (2000). Electrochemical Hazardous Gas Monitors: A Practical Guide to Selection, Operation, and Applications, pp: 28 – 34.http://www.intlsensor.com/pdf/electrochemical.pdf
弗兰克,R。,and Ralf, M. (2020). Chapter Eleven – Semiconducting Direct Thermoelectric Gas Sensors. Semiconductor Gas Sensors. 2nd版。瑞斯出版系列电子和光学材料;欧洲杯足球竞彩英国剑桥。页:347 - 381。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857092366500071
弗兰克,r和拉尔夫,m (2007)。直接热气体传感器:设计方面和第一气体传感器。传感器和执行器B。123(1)页:413 - 419。
https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400506006186?via%3Dihub
戴伊,a (2018)。半导体金属氧化物气体传感器:审查。欧洲杯足球竞彩材料科学与工程B。欧洲杯线上买球229 (2018)。https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.12.036
https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510717303574
尼克里奇m V。,Milovanovic, V., Vasiljevic, Z. Z., and Stamenkovic, Z. (2020). Semiconductor Gas Sensors: Materials, Technology, Design, and Application.传感器(瑞士巴塞尔),20.(22),6694。https://doi.org/10.3390/s20226694
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/欧洲杯猜球平台articles/PMC7700484/
Saruhan, S。,Fomekong, R. L. and Nahirniak, S. (2021). Review: Influence of Semiconductor Metal Oxide Properties on Gas Sensing Characteristics.在传感器领域(2)DOI = 10.3389 / fsens.2021.657931。
https://www.frontiersin.org/欧洲杯猜球平台articles/10.3389/fsens.2021.657931/full
德拉·p·K。Santra S。,Gardner J. W. (2020). Chapter Fourteen – Integrated CMOS-based Sensors for Gas and Odor Detection. Semiconductor Gas Sensors. 2nd版。瑞斯出版系列电子和光学材料;欧洲杯足球竞彩英国剑桥。页:465 -487。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081025598000148?via%3Dihub
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。