文档介绍：目录H2S气体传感器 21、H2S电化学传感器(Transducer或sensor) 22、H2S固体传感器 33、高灵敏光波导传感器检测H2S气体2007、2012年 54、基于红外激光光谱的开放式H2S气体传感器 85、基于激光吸收光谱天然气脱硫中H2S检测系统研究 116、检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器 117、差分吸收式光纤甲烷气体传感器的研究(也有检测硫化氢的,原理方法相同) 15H2S气体传感器畜牧业中会接触到包括H2S,CH4,NH3等有毒有害气体,对动物及工作人员构成健康威胁。在工业中伴随重大灾难性事故的发生而排放的有毒有害废气,也会对人们的生命健康造成损害。H2S是一种无色、易燃、有臭鸡蛋味的气体,作为一种剧毒性物质,对人体具有一定的危害性,因此监测H2S的浓度对人体健康有着重要意义。H2S传感器的设计涉及多方面技术,大部分H2S检测方法主要应用电分析技术。传统的H2S气体检测方法主要有碘量法、分光光度法、***量滴定法和电化学法等,但是存在灵敏度不高、费时费力,不适合现场实时快速检测。而传感器具有携带方便、响应快、灵敏度高、易微型化、能用于现场分析和监控等特点。气体传感器主要有半导体类传感器、质量类传感器、电化学类传感器和光学类传感器。其中光波导(OpticalWaveguide,OWG)传感器具有常规气体传感器无法比拟的灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、便于集成等优点,在传感器领域中占有越来越重要的地位。1、H2S电化学传感器(Transducer或sensor)电化学传感器为三电极体系的H2S电化学气体传感器,主要包括电极、电解液和结构部件,其结构如图1所示。电极包括工作电极、对电极和参比电极。H2S气体在工作电极上发生氧化反应,O2在对电极上发生还原反应,反应产生的电流与被分析气体的浓度成正比,因此可以定量检测气体浓度。参比电极不参与氧化或还原反应,可使工作电极保持一个稳定的电位,由于需要控制工作电极的电位,因此必须有一个能够控制电极电位的恒电位电路与之相匹配。电极反应过程如下:(1)工作电极为H2S+4H2O=H2SO4+8H++8e−;(2)对电极为8H++2O2+8e−=4H2O;(3)总反应为H2S+2O2=H2SO4。电解液提供了一个离子迁移的环境,作为传感器电极之间的导体,电解液是非常重要的。由于电极在电解液环境中发生氧化还原反应,因此电解液会影响传感器的灵敏度。结构部件包括扩散孔、壳体、防尘膜等。从图1中可以看出,H2S气体需要通过毛细管扩散孔才能到达工作电极,故孔径的大小对气体的扩散速率有一定的影响。,远大于气体分子的平均自由程(气体分子的平均自由程数量级为10−8—10−7m),此时电解电流与温度之间的关系如下:I=×105D0T1/2nd2p1/(LP)(1)式中,D0为在273K,;T为绝对温度;n为1mol气体产生的电子数;d为毛细管的直径;L为毛细管的长度;p1/P为体积百分比。传感器灵敏度计算公式:灵敏度=(V气体−V空气)/N气体体积分数。2、H2S固体传感器SnO2/CuO系统是以SnO2为基体的传感器。SnO2薄膜呈N型,CuO膜呈P型,SnO2/CuO粒子间PN结的形成引起空间耗尽层的出现,从而使SnO2/CuO系统呈现高阻然而,当SnO2/CuO系统暴露于H2S气氛中时,CuO就被转化成CuS,CuS在本性上显示金属性,是导电的,电子很容易从CuS流向SnO2,反过来也一样,因为它们之间不存势垒。这种电子流导致了电阻的降低,电导的增强。化学反应式为:CuO+H2S→CuS+H2O(1)再暴露于空气中,则CuS又被氧化为CuO,其反应如下:CuO+(3/2)O2→CuO+SO2(2)图3PN结图4PN结掺入CuO的烧结型SnO2元件,对H2S气体不仅具有良好的敏感性,而且具有很高的选择特性,可以检测出5ppm以下的H2S气体,在低温下(80一200℃)就可进行测量操作,但是SnO2/CuO器件对H2S气体的响应时间长达10min左右,这就限制了在日常生活和生产中的广泛使用,追究其原因,一方面可能是这种烧结型SnO2表面对玩H2S气体吸附过程慢,另一方面可能是CuO与H2S气体反应速率不够快。需要较高工作温度以