Se presenta un nuevo sensor de hidrógeno submarino: monitoreo en tiempo real de alta precisión para seguridad industrial
Recientemente, el equipo de investigación de Hydrogen Sense Technology Co., Ltd. desarrolló con éxito un nuevo tipo de sensor de hidrógeno disuelto submarino y su método de fabricación, superando los desafíos técnicos de los sensores de hidrógeno tradicionales que son propensos a dañarse y no pueden funcionar de manera estable durante largos períodos en medios de baja conductividad. Este sensor de hidrógeno submarino cuenta con ventajas como una estructura simple, alta sensibilidad y consumo de energía ultrabajo, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones industriales, incluidas las industrias de energía, petroquímica y semiconductores, y brinda una solución confiable para el monitoreo en tiempo real del hidrógeno disuelto en el agua.
Patente de invención: Un sensor submarino de hidrógeno disuelto y su método de preparación
Innovación tecnológica: Recubrimiento superhidrofóbico + Estructura de puente de Wheatstone
El diseño central del sensor de hidrógeno submarino presenta los siguientes aspectos destacados:
1. Sustrato flexible de poliimida (PI) y diseño de chip dual sensible al hidrógeno:
yo Para la integración eléctrica se utiliza tecnología de unión flip-chip, lo que garantiza alta precisión y estabilidad.
yo Dos chips sensibles al hidrógeno forman una estructura de puente de Wheatstone:
Un chip está expuesto al agua, el otro chip está sellado en una cámara cerrada para compensación ambiental, lo que mejora significativamente la precisión de la medición.
2. Tecnología de recubrimiento superhidrofóbico:
yo Se aplica un recubrimiento compuesto de partículas de nanoalúmina y grafeno a la superficie del sensor:
Nanoalúmina:Proporciona soporte mecánico y aislamiento.
Grafeno:Aprovecha sus propiedades superhidrofóbicas para aislar eficazmente el agua y permitir que las moléculas de hidrógeno pasen libremente, lo que garantiza que el sensor de hidrógeno submarino pueda funcionar de manera confiable en entornos extremos. Los datos de laboratorio muestran que el sensor de hidrógeno submarino puede monitorear de manera continua la concentración de hidrógeno disuelto en el agua (2 ppm ~ 20000 ppm) con excelente repetibilidad y estabilidad.
Puntos críticos de la industria: no requiere calefacción, bajo consumo de energía, monitoreo en tiempo real
Los sensores de hidrógeno tradicionales dependen de elementos calefactores para mantener la temperatura de funcionamiento, lo que no solo consume mucha energía, sino que también tiende a fallar en medios de baja conductividad debido a fugas de corriente. Este nuevo producto elimina la necesidad de componentes de medición de temperatura y calefacción gracias a su diseño de puente de Wheatstone, con una corriente de funcionamiento de tan solo 1 mA, lo que reduce significativamente el consumo de energía y lo hace adecuado para su implementación submarina a largo plazo. Además, la tecnología de unión de chip invertido y la encapsulación sellante previenen eficazmente los riesgos de cortocircuito causados por piezas metálicas expuestas, lo que garantiza la confiabilidad en condiciones de trabajo complejas.
Amplias perspectivas de aplicación que impulsan actualizaciones inteligentes industriales
El sensor de hidrógeno submarino puede monitorear la concentración de hidrógeno disuelto en medios como el agua de enfriamiento del generador y el aceite del transformador en tiempo real, lo que evita riesgos de seguridad como el envejecimiento del equipo, cortocircuitos e incluso explosiones causadas por la acumulación de hidrógeno. Actualmente, la industria depende en gran medida de pruebas de laboratorio fuera de línea, que requieren mucho tiempo y no pueden proporcionar un seguimiento dinámico de los datos. La llegada de este producto impulsará la transición de la industria del muestreo periódico al monitoreo en tiempo real, lo que respaldará las actualizaciones inteligentes y centradas en la seguridad de áreas críticas como los sistemas de energía y las instalaciones petroquímicas.
El equipo de investigación afirmó que esta tecnología ha entrado en la fase de industrialización y que los esfuerzos futuros se centrarán en optimizar el proceso de recubrimiento y ampliar las aplicaciones del sensor en campos emergentes como la exploración marina y la energía del hidrógeno. Con el rápido desarrollo de la industria mundial de la energía del hidrógeno, se espera que este logro innovador se convierta en un pilar tecnológico clave para garantizar la seguridad industrial y las operaciones eficientes.