颠覆性纳米等离子体传感器将支持氢经济的安全性

气体探测依赖于嗅探空气并产生电子信号的传感器，这些电子信号经过处理后可以表明它们正在寻找的气体的浓度。这些信号可以进一步分析，以触发警报或调用其他安全功能。

理想的传感器反应迅速，准确，能够在其他气体矩阵中检测到目标气体。寿命长的可重复性，最低的维护和低的购买成本是完美传感器的选择标准。
对于空气泄漏，氢气的LEL(爆炸下限)为4%，UEL(爆炸上限)为75%——这是一个非常广泛的范围。在许多使用氢气的地方，电气部件或维护活动产生的火花点火是一个始终存在的风险。但是，通过适当的措施，如风险评估、HAZOP和实施适当的缓解行动，如气体检测，可以将与氢气生产、存储、分配和利用相关的风险降至最低。通过适当的气体检测传感器，可以提高整个氢气价值链的安全性。

准备升空
Insplorion AB (Göteborg，瑞典)气体传感器业务区域经理David Nilebo说:“在过去的十年里，我们一直在开发和应用一种颠覆性的技术到气体分析仪。它被称为纳米等离子体传感(NPS)。”
该传感器基于一种光学现象——等离子体激元工作。当金属纳米颗粒捕捉到可见光并被照亮时，就会发生这种情况。这种传感器会根据空气中氢气的含量改变颜色，并由先进的光电子技术检测颜色。
Insplorion于十年前从哥德堡查尔默斯理工大学分离出来，将其技术商业化，用于实验室和工业气体检测应用的一系列市场产品。
Nilebo和他的团队现在已经准备好在现场测试他们的新型氢传感器，并正在积极寻找气体检测系统集成商和最终用户进行合作。下一步将是将NPS技术与现有的气体传感技术并行使用，以生成独立的现场数据并演示其性能。“我们相信，我们的传感器将成为下一代氢气传感器的行业标准。我们目前的目标是找到合适的合作伙伴，与我们一起验证这一假设。然后，我们将为商业化做好准备，我们的产品将可用于支持新兴氢经济的安全发展。Nilebo说。

氢特异性测量意味着需要选择性传感器
在原油和生物燃料精炼中，氢被用于燃料的脱硫和氢化。目前，大多数炼厂制氢是利用天然气、炼厂气或石脑油在蒸汽甲烷转化炉(SMR)上制氢。
在每个SMR周围，都有一条燃料天然气管道向工厂供应，还有一条氢气管道向炼油厂输送氢气。SMR还会产生一氧化碳，这也是易燃的。
Nilebo说:“为了选择性地检测SMR或附近下游氢气处理设备上的氢气泄漏，需要安装有氢气专用传感器的气体检测系统。”“而我们的NPS技术是高度特定于氢气的。”
使用传统的气体检测系统可以嗅出大范围的可燃气体，这意味着很难确定泄漏的确切原因，因为smr周围和炼油厂中存在太多可燃气体。

氢气电解器气体检测
正如目前在德国科隆附近的壳牌莱茵兰炼油厂运行的ITM电力公司的10MW PEM电解槽所示，电解槽将加入SMRs的行列，成为炼油行业的大型氢气生产商。氢气电解槽也在进军加氢站和其他中小型氢气用户，如浮法玻璃制造商，在这些地方氢气被用于退火
在考虑氢电解槽装置的安全性时，必须遵循各种国际技术标准，例如“ISO 22734-1:使用水电解法的氢发生器”。该标准确定的第一道防线是良好的通风和安装氢气探测器。由气体检测器驱动的自动安全控制系统在发生气体泄漏警报时应调用适当的操作。例如，空气中高浓度氢气的严重警报将触发电解槽的完全紧急关闭。可能需要采取额外的措施，通用的国际标准必须与针对安装的详细风险评估结合使用。
气体检测在封闭的建筑中非常有效，但在室外空间，泄漏可以很快被风稀释到非常低的水平。管道中的法兰和阀门是潜在的气体泄漏点，工厂的风险评估可能已经确定，每个法兰和阀门附近都应该有一个氢气探测器。
考虑到风的分散，传感器上的氢气水平可能很低，即使它位于非常接近潜在泄漏点的位置。因此，低检测限对于识别室外氢气泄漏至关重要。Nilebo补充说:“NPS技术能够检测到空气中只有百万分之五的氢。这意味着它真的可以大海捞针。”

避免气体检测传感器校准，节省资金，提高可靠性
操作程序通常会规定固定气体探测器定期进行“碰撞测试”，以演示系统功能。一些标准和公司政策还要求传感器必须定期拆卸以进行维修和重新校准。这些活动消耗了操作人员的时间，产生了成本，并且传感器在短时间内无法使用。可靠的传感器比那些容易漂移、需要经常维护的传感器更安全、更便宜。
Nilebo证实:“我们的NPS传感器具有很高的稳定性，无需频繁校准，从而最大限度地提高了其可用性，并将拥有成本降至最低。”“另一个优势是我们的传感器不会受到所谓的‘饱和’问题的困扰。这意味着在暴露于高水平氢气后，它们的反应性和准确性不会受到不利影响。”

能够承受压力
由于火灾和爆炸的危险，处理氢气需要特别注意。氢气也在高压下储存和分配，这意味着一个小泄漏可以迅速升级为重大危险。例如，在汽车行业，氢储存在汽车上，温度为700巴。虽然在这一领域还没有确定的标准，但可以理解的是，FCEV汽车oem希望检漏仪足够灵敏，能够检测浓度为0.1%或更低的氢气，响应时间小于1秒，以实现90%的全尺寸偏转。
在汽车加油站，压力超过900巴。固定式氢气探测系统的测试符合ISO26142:2010氢气探测装置-固定式应用。性能要求没有明确说明，但共识是，在小于30秒的响应时间内，100ppm的检测极限将适合于实现90%的全尺寸挠度。
Nilebo总结说:“用快速反应传感器检测低浓度氢气的气体显然是在氢气泄漏失控之前将其扼杀在萌芽状态的最佳方法。”他补充说:“我们的NPS技术比我们所知道的任何其他氢传感器的响应时间都要快，我们相信这符合汽车行业对车载移动氢存储和固定氢加气站的严格期望。”