Hydro là nguyên tố hóa học nhẹ nhất và phổ biến nhất trong vũ trụ, được biểu thị bằng ký hiệu H và số nguyên tử 1. Nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học, bao gồm hóa học, vật lý và sản xuất năng lượng. 

Cảm biến hydro là gì ?
Cảm biến hydro là một thiết bị được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của khí hydro trong một môi trường. Cảm biến hydro rất quan trọng đối với sự an toàn, quy trình công nghiệp và giám sát môi trường do tính chất rất dễ cháy của hydro. Chúng giúp ngăn ngừa các mối nguy hiểm tiềm ẩn bằng cách đưa ra các cảnh báo sớm về rò rỉ hydro và đảm bảo rằng mức hydro vẫn ở trong giới hạn an toàn.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hydro

Cảm biến hydro hoạt động dựa trên nhiều nguyên tắc và công nghệ khác nhau. Các loại cảm biến hydro phổ biến nhất bao gồm:

Cảm biến hydro điện hoá

Cảm biến hydro điện hóa hoạt động dựa trên nguyên lý oxy hóa – khử. Khi khí hydro (H2) đi vào cảm biến qua màng khuếch tán, nó tiếp xúc với điện cực làm việc, nơi xảy ra phản ứng oxy hóa tạo ra ion hydro và electron. Các electron này di chuyển qua mạch ngoài đến điện cực đối, nơi diễn ra phản ứng khử, tạo nên dòng điện tỷ lệ thuận với nồng độ hydro trong môi trường. Tín hiệu dòng điện này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu số để hiển thị hoặc truyền đến hệ thống giám sát.

Cảm biến đốt xúc tác

Cảm biến đốt xúc tác hoạt động dựa trên nguyên lý oxy hóa hydro trên bề mặt chất xúc tác để tạo ra nhiệt. Khi khí hydro tiếp xúc với phần tử cảm biến được phủ chất xúc tác như platin hoặc palladium, phản ứng oxy hóa xảy ra, sinh ra nhiệt lượng tỷ lệ với nồng độ hydro trong môi trường. Sự tăng nhiệt này làm thay đổi nhiệt độ và điện trở của phần tử đo, từ đó cảm biến chuyển đổi sự biến thiên này thành tín hiệu điện, cho phép xác định chính xác nồng độ hydro trong không khí.

Cảm biến bán dẫn kim loại-oxit (MOS)

Cảm biến bán dẫn kim loại-oxit (MOS) hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở của lớp vật liệu bán dẫn khi tiếp xúc với khí hydro. Phần tử cảm biến thường được cấu tạo từ oxit kim loại như SnO2, ZnO hoặc TiO2, có khả năng hấp phụ các phân tử khí trên bề mặt. Khi hydro xuất hiện, nó phản ứng với oxy hấp phụ trên bề mặt lớp oxit, làm giảm lượng ion oxy và dẫn đến sự thay đổi mật độ điện tích tự do, từ đó thay đổi điện trở của vật liệu. Mức thay đổi điện trở này tỷ lệ thuận với nồng độ hydro trong không khí và được chuyển đổi thành tín hiệu điện để hiển thị hoặc truyền đến hệ thống giám sát.

Cảm biến độ dẫn nhiệt
Cảm biến độ dẫn nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý đo sự thay đổi độ dẫn nhiệt của môi trường khí. Hydro có độ dẫn nhiệt cao hơn đáng kể so với hầu hết các loại khí khác, nên khi xuất hiện trong hỗn hợp khí, nó làm thay đổi tốc độ tản nhiệt của phần tử cảm biến được nung nóng. Sự thay đổi nhiệt độ này dẫn đến biến thiên điện trở của phần tử đo, và cảm biến sẽ chuyển đổi sự biến thiên đó thành tín hiệu điện tỷ lệ với nồng độ hydro trong không khí.

Cảm biến quang học
Cảm biến quang học hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi đặc tính quang học khi hydro hiện diện. Khi khí hydro tương tác với vật liệu nhạy quang (thường là màng mỏng kim loại hoặc hợp chất xúc tác), nó làm thay đổi độ hấp thụ, phản xạ hoặc truyền qua ánh sáng của vật liệu đó. Sự thay đổi này được bộ phát và thu ánh sáng trong cảm biến ghi nhận và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỷ lệ với nồng độ hydro trong môi trường.

Ứng dụng của cảm biến hydro
Cảm biến hydro được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, môi trường, ô tô, y tế và nghiên cứu nhằm đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu quả vận hành và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn quốc tế.

An toàn công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp, cảm biến hydro đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện rò rỉ và ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ tại các nhà máy hóa chất, nhà máy lọc dầu và khu lưu trữ khí. Các cảm biến này liên tục giám sát nồng độ hydro trong không khí, giúp cảnh báo sớm khi vượt ngưỡng an toàn, bảo vệ hệ thống và nhân sự. Ngoài ra, chúng còn được tích hợp trong pin nhiên liệu hydro và hệ thống năng lượng sạch để đảm bảo quá trình vận hành ổn định, an toàn tuyệt đối.

Giám sát môi trường

Trong lĩnh vực môi trường, cảm biến hydro được sử dụng để phát hiện khí thải hydro từ các quy trình công nghiệp và nguồn tự nhiên, góp phần kiểm soát phát thải và duy trì an toàn sinh thái. Các thiết bị này cũng được ứng dụng trong giám sát chất lượng không khí tại các khu vực sản xuất hoặc sử dụng hydro, giúp xác định rò rỉ nhỏ mà các phương pháp thông thường khó phát hiện.

Ngành công nghiệp ô tô

Trong ngành ô tô, cảm biến hydro là thành phần thiết yếu trong xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro (Fuel Cell Vehicles – FCV). Chúng giúp theo dõi rò rỉ hydro trong hệ thống nhiên liệu, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người lái và hành khách. Ngoài ra, cảm biến còn được sử dụng trong quá trình nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm động cơ hydro, hỗ trợ cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của công nghệ xe sạch.

Ứng dụng y tế

Trong lĩnh vực y tế, cảm biến hydro được ứng dụng trong máy phân tích hơi thở (breath analyzers) để phát hiện các rối loạn tiêu hóa và bệnh lý dựa trên nồng độ hydro trong hơi thở ra. Bên cạnh đó, chúng còn được sử dụng trong phòng thí nghiệm y sinh học để theo dõi và phân tích nồng độ hydro trong môi trường nghiên cứu, phục vụ chẩn đoán và thử nghiệm lâm sàng.

Nghiên cứu và Phát triển

Cảm biến hydro được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu, năng lượng và hóa học, nhằm theo dõi hành vi, phản ứng và động học của hydro trong các điều kiện khác nhau. Ngoài ra, chúng đóng vai trò quan trọng trong phát triển công nghệ lưu trữ, vận chuyển và sử dụng hydro tiên tiến, góp phần thúc đẩy xu hướng chuyển đổi sang nền kinh tế năng lượng xanh.

Sensors Việt Nam là nhà nhập khẩu cảm biến và thiết bị công nghiệp hàng đầu Việt Nam. Quý khách có nhu cầu cảm biến khí CH2O, vui lòng liên hệ Sensors Việt Nam để được tư vấn và báo giá.

E2618-LEL-H2-W-24VDC - Cảm biến khí H2 EVIKON
Dải đo: 0...100% LEL
2 × 4-20 mA / 0-10 V; RS485
Nguồn cấp 24VDC

SV-3605 - Cảm biến khí H2 PROSENSE
Dải đo 0-100% LEL
Ngõ ra 4-20mA/ RS-485/ Relay
Có màn hình LCD hiển thị

SV-3604C - Cảm biến khí H2 PROSENSE
Dải đo 0-2000 ppm
Ngõ ra 4-20mA/ RS-485/ Relay
Có màn hình LCD hiển thị

SV-3604B - Cảm biến khí H2 PROSENSE
Dải đo 0-1000 ppm
Ngõ ra 4-20mA/ RS-485/ Relay
Có màn hình LCD hiển thị

SV-3604 - Cảm biến khí H2 PROSENSE
Dải đo 0-500 ppm
Ngõ ra 4-20mA/ RS-485/ Relay
Có màn hình LCD hiển thị

Link tham khảo thêm: https://cambien.com.vn/cam-bien-khi-de-chay