蘇州納格光電氫氣傳感器通過車規(guī)測試

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，蘇州納格光電科技有限公司（以下簡稱“納格公司”）研發(fā)的氫燃料電池電動(dòng)汽車用氫氣傳感器通過國內(nèi)某知名汽車企業(yè)的嚴(yán)格車規(guī)測試，為下一步全面實(shí)用化進(jìn)入整車奠定基礎(chǔ)。

氫能源是終極的清潔能源，是中國新能源未來發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來國家開始部署氫能發(fā)展與利用，國內(nèi)主要車企均已開展氫燃料電池電動(dòng)汽車的研發(fā)。但氫氣是一種非?；顫姷囊兹家妆瑲怏w，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開氫氣的檢測，從制氫站、儲(chǔ)氫站、運(yùn)輸車、加氫站都需要?dú)錃獾臋z測。以氫燃料電池汽車為例，一般需要配置3—5個(gè)氫氣檢測模塊。因此，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氫氣傳感器必將迎來大規(guī)模發(fā)展和普及。但是，目前車規(guī)級(jí)的氫氣檢測模塊尚無國產(chǎn)化。納格公司從2017年底受國內(nèi)某汽車企業(yè)委托，開始研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)氫氣傳感器。經(jīng)過兩年多的努力，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地結(jié)合了納米材料批量印刷技術(shù)與MEMS工藝，研制出新型國產(chǎn)氫氣傳感器。最近，批量制備的氫氣傳感器通過了嚴(yán)苛的車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測試。在性能測試方面包括精度、線性度、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間、高溫響應(yīng)、低溫響應(yīng)、濕度、醉氫、中毒、選擇性測試、15000次沖擊測試等；在環(huán)境測試方面包括濕熱、結(jié)露、溫度梯度、溫度交變、高溫48小時(shí)、低溫48小時(shí)、防水防塵、跌落、加速度沖擊、震動(dòng)、化學(xué)試劑耐抗性等。

目前MEMS氣體傳感器基本上都是采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝制備而成，MEMS氣體傳感器在工作時(shí)，核心傳感區(qū)域的溫度在200℃—500℃之間，長時(shí)間高溫工作對(duì)傳感材料的熱穩(wěn)定性提出了很高的要求；而催化燃燒氣體傳感器在工作情況下遇到高濃度可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器表面溫度可能瞬間達(dá)到600℃以上，所以對(duì)于MEMS氣體傳感器而言，耐高溫沖擊性也是一大考驗(yàn)。納格公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)將公司先期開發(fā)的納米材料批量印刷技術(shù)與晶硅MEMS工藝創(chuàng)造性結(jié)合，可以一次性在6英寸晶圓上印刷制備4000個(gè)傳感器芯片（圖1-2），大大降低了傳感器制造成本，并提高了傳感器性能的一致性（圖3）。所采用的新材料工藝使制備的氫氣傳感器能夠抵抗高濃度氫氣帶來的高溫沖擊，并在高低溫環(huán)測中具有良好的穩(wěn)定性（圖4）。目前公司的氫氣傳感器采用車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制備，并通過車規(guī)測試，性能指標(biāo)達(dá)到或好于國外同類產(chǎn)品（表-1）。公司已開始為國內(nèi)車企開發(fā)的氫燃料電池電動(dòng)汽車批量供貨，全面取代進(jìn)口車載氫氣傳感器。同時(shí)，納格公司還采用同類技術(shù)研制出具有優(yōu)異性能的民用可燃?xì)怏w傳感器。

圖1 6英寸晶圓上印刷制備的傳感器陣列

圖2 封裝后的氫氣傳感器

圖3 三個(gè)氫氣模組測試不同氫氣濃度的響應(yīng)值，氫氣濃度分別為：0%、 0.1%、 0.2%、 0.5%、 1%、 1.5%、 2%、 2.5%、 3%、 3.5%、4%、 3.5%、 3%、 2.5%、 2%、 1.5%、 1%、 0.5%、0.2%、 0.1%、 0%

圖4 氫氣傳感器溫度特性曲線

表1 納格公司的氫氣傳感器與國外商用傳感器對(duì)比數(shù)據(jù)

蘇州納格光電成立于2011年1月，由***崔錚博士創(chuàng)建，崔錚博士于1988年東南大學(xué)博士畢業(yè)，先后在英國劍橋大學(xué)微電子中心、英國盧瑟福國家實(shí)驗(yàn)室微結(jié)構(gòu)中心工作20年，在國外工作期間，崔錚博士親身參與25項(xiàng)微納米加工技術(shù)有關(guān)的科研項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文190余篇，是微納米加工領(lǐng)域國際知名的專家之一，已撰寫出版了6部微納米加工技術(shù)方面的中英文專著，其中《微納米加工技術(shù)及其應(yīng)用》中文版自2005年出版以來已成為國內(nèi)微納米加工領(lǐng)域的經(jīng)典著作，該書第四版近期將由高等教育出版社出版。崔錚博士于2009年全職回國，加入中科院蘇州納米所，創(chuàng)建了國內(nèi)第一個(gè)印刷電子技術(shù)研究中心，納格公司作為印刷電子技術(shù)中心科研成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移基地，致力于將先進(jìn)微納米加工技術(shù)與印刷電子技術(shù)相融合，開發(fā)新型電子與傳感器件。公司自成立以來，先后開發(fā)出新型金屬網(wǎng)柵型柔性透明導(dǎo)電膜技術(shù)并成功轉(zhuǎn)移給南昌歐菲光進(jìn)行量產(chǎn)，隨后公司又開發(fā)出基于納米材料印刷技術(shù)的新型氣體傳感器，目前公司的主要產(chǎn)品有氫氣傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、氧氣分析儀等，后期會(huì)陸續(xù)推出便攜式氫氣探測儀、氫氣分析儀等產(chǎn)品。