Kết luận:
Như vậy với phương pháp hóa ướt, vật liệu ZnO pha tạp Pd (0-3% khối lượng) thu được có kích thước hạt cỡ nano mét (13,3-16,5 nm), diện tích bề mặt riêng lớn
(34,32 m2/g) rất thích hợp cho ứng dụng chế tạo cảm biến nhạy khí.
Các kết quả từ việc khảo sát các đặc trưng nhạy khí trên hệ vật liệu ZnO và ZnO pha tạp Pd cho thấy cảm biến ứng với nồng độ pha tạp 0,5 % Pd vào vật liệu
ZnO cho độ nhạy và độ chọn lọc tối ưu với khí H2. Kết quả cũng xác định được nhiệt
độ hoạt động tốt nhất của cảm biến. Việc chế tạo cảm biến xúc tác dạng màng và sử dụng sơ đồ đo với mạch cầu wheatstone cho thấy sự phù hợp để chế tạo thiết bị đo và giám sát liên tục dải nồng độ 0-100 %LEL khí H2 có độ nhạy và độ chọn lọc cao, đồng thời cũng loại bỏ được ảnh hưởng của biến thiên độ ẩm và nhiệt độ môi trường.
Chương 4. Thiết bị đo khí hyđrô và phát triển ứng dụng
Sau khi nghiên cứu các đặc trưng nhạy khí của cảm biến, chúng tôi đã lựa chọn cảm biến với màng nhạy khí ZnO-(0,5)Pd có độ nhạy cao nhất và hoạt động tối ưu ở điện áp đốt 1,7 V để sử dụng trong thiết bị đo khí hyđrô. Đây là loại thiết bị có hai tính năng: liên tục đo đạc và cảnh báo nồng độ khí quá ngưỡng nguy hiểm. Thiết bị có thể hoạt động độc lập và cũng có khả năng liên kết trong mạng Hệ thống kiểm soát nồng độ khí đa kênh (dạng SCADA). Do nhu cầu ứng dụng trong thực tế, thiết bị đo khí hyđrô đã được chỉnh chuẩn, hoàn thiện phần vỏ và nhãn mác, sau đó đã được kiểm định tại Viện Đo lường Chất lượng Việt nam. Hiện nay 01 thiết bị đo khí hyđrô đã được lắp đặt và sử dụng tại Trung tâm kiểm tra khí thải xe cơ giới, thuộc Cục Đăng kiểm –Bộ Giao thông Vận tải quản lý.
4.1. Tiêu chuẩn thiết kế thiết bị
Với mục đích đo, kiểm soát và cảnh báo sớm nồng độ khí hyđrô dưới ngưỡng cháy nổ mức thấp từ 0 đến 100 %LEL. Thiết bị chế tạo ngoài việc đáp ứng được các điều kiện kiểm định chung như độ chính xác, sai số, độ trôi điểm không…còn phải được thiết kế phù hợp với mục đích sử dụng và đảm bảo an toàn cháy nổ, nguồn nuôi, vị trí lắp đặt thiết bị. Do đó thiết bị đo đạc và cảnh báo khí hyđrô của chúng tôi được thiết kế và chế tạo thử nghiệm dựa trên các quy chuẩn kiểm định của cục đo lường Việt Nam (ĐLVN 202:2008), và một số các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ khác.
- Thiết bị phải có độ tin cậy cao.
- Sai số và độ trôi điểm không trong giới hạn cho phép.
- Thiết bị không gây phát ra tia lửa điện, cảm biến phải được đóng vỏ bằng đồng xốp chống cháy nổ.
- Vì là thiết bị cảnh báo hoạt động liên tục nên nguồn cung cấp được chuyển đổi trực tiếp từ nguồn 220 VAC sang 5 VDC.
- Vị trí lắp đặt cảm biến trên thiết bị được thiết kế phù hợp để dễ dàng thu nhận khí hyđrô.
- Mức báo ngưỡng theo tiêu chuẩn quốc tế quy định là 10 %LEL (tương đương 4000 ppm khí H2).
Hình 4.1 trình bày quy trình chế tạo thiết bị đo khí H2, từ thiết kế, chế tạo, kiểm định đến ứng dụng thiết bị trong thực tế.
Kiểm định thiết bị
Thiết bị đo và cảnh báo nồng độ khí Hydro Kiểm tra điểm “0” Kiểm tra độ trôi Kiểm tra sai số Kiểm tra độ lặp lại Chỉnh chuẩn thiết bị Ứng dụng thiết bị Nguồn nuôi Vỏ máy Cảm biến khí Lập trình Mạch điện tử Các tiêu chuẩn
1. Tiêu chuẩn an toàn cháy nổ 2. Quy trình kiểm định thiết bị đo khí
3. Yêu cầu, mục đích sử dụng