Với mục tiêu chế tạo cảm biến nhạy khí hyđrô để có thể phát hiện, đo đạc và cảnh báo sớm nồng độ hyđrô trước ngưỡng giới hạn cháy nổ mức thấp 0- 100 % LEL (hay 0 – 4% thể tích khí hyđrô), chúng tôi đã lựa chọn chế tạo cảm biến dạng xúc tác. Cảm biến dạng xúc tác có ưu điểm là đo được nồng độ khí cháy nổ ở dải nồng độ cao,
thời gian đáp ứng nhanh, tín hiệu tuyến tính, ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và nhiệt độ, rất ổn định và tuổi thọ cao. Đáp ứng mục đích ứng dụng cảm biến khí cho thiết bị đo và cảnh báo liên tục nồng độ khí H2 trong môi trường không khí, thiết kế cảm biến phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Có dải nồng độ đo phù hợp thực tế ứng dụng.
Thời gian đáp ứng nhanh.
Có độ ổn định cao khi môi trường không khí có sự biến đổi về nhiệt độ và độ ẩm.
Tuổi thọ cao (đáp ứng được yêu cầu hoạt động liên tục 24/24 giờ). Nhỏ, gọn và có thể chế tạo được ở các quy mô khác nhau.
Dễ ứng dụng cho thiết kế thiết bị.
Kết quả nghiên cứu thiết kế và chế tạo cảm biến hyđrô dạng nhiệt xúc tác được trình bày dưới đây.
Cấu hình:
Cảm biến khí dạng nhiệt xúc tác có cấu tạo lớp nhạy khí phủ trên lò vi nhiệt theo dạng mặt phẳng hoặc dạng hình khối như trình bày trên hình hình 3.7.
Với cấu hình dạng khối: lò vi nhiệt cấu tạo từ dây Pt (với đường kính cỡ 30-50 µm) được tạo theo dạng lò xo. Sau đó vật liệu nhạy khí được phủ lên lò vi nhiệt Pt này tạo thành khối dạng hình cầu hoặc hình trụ.
Với cấu hình dạng phẳng: lò vi nhiệt Pt được in trên đế, vật liệu nhạy khí phủ trực tiếp trên lò vi nhiệt Pt này dưới dạng màng dày.
Ưu điểm:
Cảm biến dạng khối cho thời gian đáp ứng nhanh, công suất tiêu thụ ít, thời gian khởi động để cảm biến hoạt động nhanh.
Cảm biến dạng mặt phẳng có thể tạo phần bù và phần nhạy khí giống nhau, do đó cảm biến ổn định, có độ bền cơ học tốt hơn. Có thể chế tạo hàng loạt.
Nhược điểm:
Cảm biến dạng khối khó chế tạo phần nhạy khí và phần bù giống nhau. Cảm biến dạng phẳng có nhược điểm về thời gian đáp ứng dài, công suất