傳感器在光催化法制氫中的應(yīng)用

利用太陽能生產(chǎn)氫氣的系統(tǒng),有光分解制氫，太陽能發(fā)電和電解水組合制氫系統(tǒng)。太陽能制氫是近30～40年才發(fā)展起來的。到目前為止，對太陽能制氫的研究主要集中在如下幾種技術(shù)：熱化學(xué)法制氫、光電化學(xué)分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫。本篇文章介紹的是光催化法制氫。

光催化法制氫

半導(dǎo)體TiO2及過渡金屬氧化物、層狀金屬化合物，如K4Nb6O17、K2La2TiO10、Sr2Ta2O7等，以及能利用可見光的催化材料，如CdS、Cu-ZnS等，都能在一定的光照條件下，催化分解水，從而產(chǎn)生氫氣。然而到目前為止，利用催化劑光解水的效率還很低，只有1% ～2%。已經(jīng)研究過的用于光解水的氧化還原催化體系主要有半導(dǎo)體體系和金屬配合物體系兩種，其中以半導(dǎo)體體系的研究最為深入。 半導(dǎo)體光催化在原理上類似于光電化學(xué)池，細(xì)小的光半導(dǎo)體顆?？梢员豢醋魇且粋€(gè)個(gè)微電極懸浮在水中，他們像光陽極一樣在起作用，所不同的是它們之間沒有像光電化學(xué)池那樣被隔開，甚至陰極也被設(shè)想是在同一粒子上，水分解成氫氣和氧氣的反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。當(dāng)小于387nm 的紫外光照射到TiO2時(shí)，價(jià)帶上電子吸收能量后發(fā)生躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶和導(dǎo)帶分別產(chǎn)生了空穴與電子，吸附在TiO2的水分子被氧化性很強(qiáng)的空穴氧化成為氧氣，同時(shí)產(chǎn)生的氫離子在電解液中遷移后被電子還原成為氫氣。和光電化學(xué)池比較，半導(dǎo)體光催化分解水放氫的反應(yīng)大大簡化，但通過光激發(fā)在同一個(gè)半導(dǎo)體微粒上產(chǎn)生的電子空穴對極易復(fù)合。因此為了抑制氫和氧的逆反應(yīng)及光激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子和空穴的再結(jié)合，可加入電子給體作為空穴清除劑，以提高放氫效率。廢水中許多有機(jī)物是良好的電子給體，如果把廢水處理與光催化制氫結(jié)合起來，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽能制氫和太陽能去污 。

在光催化制氫的過程中，需要實(shí)時(shí)地檢測氫氣的濃度，此方法制造的氫氣濃度大約在20~40%之間。深圳市工采網(wǎng)有限公司提供熱導(dǎo)式傳感器MTCS2601來檢測氫氣濃度，具體產(chǎn)品如下：

MTCS2601 傳感器由基于 MEMS 技術(shù)的 4 個(gè) Ni-Pt 電阻組成的微機(jī)械的熱電導(dǎo)率傳感器。此傳感器安裝在小型的 SMD 封裝內(nèi)。同時(shí)結(jié)合了低功耗 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)集成電路，非常適合 OEC廠商的泄漏檢測，或者基于帕拉尼原理的真空度檢測，需要超低功耗，長壽命和免維護(hù)的產(chǎn)品。適用于惡劣環(huán)境下初級壓力控制，需要功耗和尺寸的限制，或者是氣體泄漏或者水分，或者侵入。