万方数据
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催化燃烧型甲烷传感器的研究
作者：丁黎明， 赵景波， DING LIMING， ZHAO JINGBO
作者单位：丁黎明,DING LIMING(宁夏银川市北方民族大学电子与信息工程系,750021)， 赵景波,ZHAO JINGBO(江苏镇江市江苏大学电气信息工程学院,212013)
刊名：
微计算机信息
英文刊名：CONTROL & AUTOMATION
年，卷(期)：2007,23(1)
被引用次数：1次
参考文献(6条)
1.Shukla,S Inverse-catalyst-effect observed for nanocrystallinedoped tin oxide sensor at lower operating temperatures[外文期刊] 2005(2)
2.孙川;朱翔鸥;王永骥基于神经网络的传感器非线性静态特性模型辨识[期刊论文]-微计算机信息 2006(1)
3.孙纲灿;周常柱;苏贝用单片机实现瓦斯探测器[期刊论文]-微计算机信息 2005(23)
4.朱正和提高甲烷载体催化元件灵敏度的研究[期刊论文]-矿业安全与环保 2003(06)
5.谢宝卫;李国斌催化燃烧型瓦斯检测仪器性能特征及影响因素浅析[期刊论文]-煤矿安全 2002(03)
6.刘建周;范健;王小刚甲烷催化燃烧反应与甲烷传感器稳定性的研究 1998(01)
引证文献(1条)
1.李珂.于世洁.尤政.赵嘉昊基于MEMS技术的气体传感器[期刊论文]-传感器与微系统 2008(11)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/6318069261.html,/Periodical_wjsjxx200701076.aspx
题目传感器作业姓名王磊 学号090303122 班级电气094 日期2011/11/1
接触燃烧式气体传感器 1、检测原理 可燃性气体(H2、CO 、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应特性。 接触燃烧式气体敏感元件的桥式电路如图。图中F1是检测元件；F2是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环 境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。工作 时，要求在F1和F2上保持100mA ～200mA 的电流 通过，以供可燃性气体在检测元件F1上发生氧化 反应(接触燃烧)所需要的热量。当检测元件F1与 可燃性气体接触时，由于剧烈的氧化作用(燃烧)， 释放出热量，使得检测元件的温度上升，电阻值相 应增大，桥式电路不再平衡，在A 、B 间产生电位 差E 。 ?? ????+-?+++=)()()(21121210R R R R R R R R E E F F F F F 因为F R ?很小，可以在分母中省去，并且有2211R R R R F F = 则 ()()F F F F F R R R R R R R R E E ???? ? ????????++=12212110 如果令))(/(212110F F R R R R R E k ++= 则 F F F R R R k E ???? ? ??=21 这样，在检测元件F1和补偿元件F2的电阻比RF2/RF1接近于1的范围内，A ，B 两点间的电位差E ，近似地与ΔRF 成比例。在此，ΔRF 是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化(燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热)成比例的，即F R ?可以用下面的公式来表示 C Q m C R F ραρ ρ=?H =?T =? ρ，C 和α 的数值与检测元件的材料、形状、结构、表面处理方法等因素有关。
催化燃烧的基本原理 催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H20, 同时放出大量热能，其反应过程为： 2 催化燃烧的特点及经济性 2.1催化燃烧的特点 2.1.1起燃温度低，节省能源 有机废气催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低，能耗也小的显著特点。在某些情况下，达到起燃温度后便无需外界供热。 二、催化剂及燃烧动力学 2.1催化剂的主要性能指标 在空速较高，温度较低的条件下，有机废气的燃烧反应转化率接近100%，表明该催化剂的活性较高[9]。催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3 个阶段，有一定的使用限期，工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。使用期的长短与最佳活性结构的稳定性有关，而稳定性取决于耐热、抗毒的能力。对催化燃烧所用催化剂则要求具有较高的耐热和抗毒的性能。有机废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行，这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定，因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。催化燃烧工艺的操作空速较大，气流对催化剂的冲击力较强，同时由于床层温度会升降，造成热胀冷缩，易使催化剂载体破裂，因而催化剂要具有较大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。 2.2催化剂种类 目前催化剂的种类已相当多，按活性成分大体可分3 类。2.2.1贵金属催化剂 铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用寿命长，适用范围广，易于回收，因而是最常用的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的Pt-Al203 催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少，价格昂贵，耐中毒性差，人们一直努力寻找替代品或尽量减少其用量。2.2.2过渡金属氢化物催化剂 作为取代贵金属催化剂，采用氧化性较强的过渡金属氧化物，对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性，同时降低了催化剂的成本，常见的有Mn0x、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含Mn02催化剂，在130C及空速13000h-1 的条件下能消除甲醇蒸气，对乙醛、丙酮、苯蒸气的清除也很有效果。
4 催化燃烧式气体传感器 （型号：MC115） 使用说明书 版本号：1.3 实施日期：2014-05-01 郑州炜盛电子科技有限公司
Zhengzhou Winsen Electronic Technology Co., Ltd 声明 本说明书版权属郑州炜盛电子科技有限公司（以下称本公司）所有，未经书面许可，本说明书任何部分不得复制、翻译、存储于数据库或检索系统内，也不可以电子、翻拍、录音等任何手段进行传播。 感谢您使用本公司的系列产品。为使您更好地使用本公司产品，减少因使用不当造成的产品故障，使用前请务必仔细阅读本说明书并按照所建议的使用方法进行使用。如果您没有依照本说明书使用或擅自去除、拆解、更换传感器内部组件，本公司不承担由此造成的任何损失。 您所购买产品的颜色、款式及尺寸以实物为准。 本公司秉承科技进步的理念，不断致力于产品改进和技术创新。因此，本公司保留任何产品改进而不预先通知的权力。使用本说明书时，请确认其属于有效版本。同时，本公司鼓励使用者根据其使用情况，探讨本产品更优化的使用方法。 请妥善保管本说明书，以便在您日后需要时能及时查阅并获得帮助。
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MC115催化燃烧式气体传感器 产品描述 MC115催化燃烧式气体传感器根据催化燃烧效 应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电 桥的一个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高， 桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而 成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。 传感器特点 桥路输出电压呈线性、响应速度快，具有良好 的重复性和选择性，元件工作稳定可靠，抗硫化氢 和有机硅干扰性能好。 主要应用 工业现场的天然气、液化气、煤气、烷类等 可燃性气体的浓度检测，可燃性气体泄漏报警器， 可燃性气体探测器，气体浓度计。 技术指标产品型号MC115 产品类型催化燃烧式气体传感器标准封装金属封装 工作电压(V) 3.0±0.1工作电流(mA)105±10 灵敏度(mV/1%CH 4)20～40 线性度≤5% 测量范围（%LEL）0～100 响应时间(90%)≤10s 恢复时间(90%)≤30s 使用环境-40～+70℃低于95%RH 储存环境-20～+70℃低于95%RH 外形尺寸（mm）Φ6×6.5 防爆标志ExdibⅠ图2：基本测试电路 图1：传感器外观结构图
催化燃烧传感器参数的定 义 Prepared on 24 November 2020
催化燃烧传感器参数的定义(一)—供电方式和被测气种 2016-02-15 11:06:01 1. 供电方式(OperatingPrinciple) 定义：催化燃烧传感器因为是成对使用的，俗称黑白珠，因此，它也叫催化珠，催化珠是串联使用的，供电方式有恒电压和恒电流之分。多数催化珠是恒压使用的，但也有少量催化珠是恒流工作的。催化燃烧传感器功率一般较大，通常是几百毫瓦。催化燃烧传感器有一个特点，功率越大的催化珠，其长期稳定性也会相对较好，但缺点就是珠子太大，震动中容易断丝，下图1-1是催化颗粒原理图 图1-1催化颗粒原理图 问：给催化珠的供电电压误差要控制在多少 答：催化珠在出厂的时候都是经过严格配对的，也就是说检测元件“黑珠”和补偿元件“白珠”冷态电阻和工作热态电阻几乎是一模一样的。尽管如此，我们还是希望用户的供电电压一致性要好，供电电压尽量控制在3%以内，下图1-2是推荐操作电路。 图1-2 问：除了供电电压的误差，还有什么参数是供电芯片的比较重要的参数 答：温度漂移，或称温度系数。因为催化珠的输出电压随可燃气体浓度变化很微弱，基本上是 1%LEL的浓度变化只对应几百微伏。所以，如果供电芯片的温度系数过大，催化珠的电压输出就会有温度漂移，最终导致传感器的零点温度特性不是一条水平的直线。 问：在给催化珠上电的瞬间，催化珠会损坏吗 答：损坏的可能性是有的。当催化珠冷态的时候，电阻是工作状态时候的大约1/2。也就是说，当恒流工作的时候，每次上电，催化珠都会经受一次大电流的冲击，这像打开白炽灯的瞬间一样。白炽灯不是在开灯的瞬间最容易断丝吗 最近，有一些客户应用会在几分钟内让催化珠开关一次，从而导致催化珠损坏。因此，本人建议，在上电的短暂时间里，为催化珠做恒流上电、或做电压台阶式上电。 2. 被测气种(Gas Detected) 定义：催化燃烧传感器的标准被测气体是甲烷CH4，而且浓度范围为5%vol。当然，也有专门用于测乙炔的催化珠。除了CH4之外，绝大多数可燃气也是可以用催化珠检测的，例如：CO、H2、NH3、C2H6等等。上表是City的催化燃烧传感器CAT-16的交叉干扰表。但要注意，不同厂家的催化珠交叉干扰是不一样的，千万不要套用。 问：是不是所有的可燃气体都能够用催化燃烧传感器测呢 答：不是的。含有卤素的碳氢HC类有机物就会使催化珠中毒，卤素包括氟、氯、溴、碘。含有有机硅的挥发性气体也会使催化珠中毒，有机硅大量存在于工业环境，例如润滑油的挥发物。含有硫的气体也会使催化珠中毒，例如H2S和SO2。 问：如果没有会让催化珠中毒的元素，那是不是其他任何可燃气都能测呢 答：也不是这样。碳链长度超过4个碳的气体，用催化珠测量效果也不好。这涉及到一个失效的原因——积碳。因为催化珠上的催化剂是针对催化CH4而开发的，因此催化珠在催化碳链较长的可燃气时，催化活性可能会不够，从而造成碳粉堆积在催化珠上，造成灵敏度下降。另外，如果碳链过长，意味着气体的比重会比较大，这些气体在工业环境会贴着地面蔓延，而固定式仪表的表头通常是离地面30CM，气体可能会无法进入传感器，下图1-3为固定仪表。 图1-3 问：如果气体中含有卤素、有机硅、硫或长的碳链，用什么办法测呢
do i:10.3969/j .iss n.1002-154X .2009.08.016 甲烷催化燃烧催化剂催化理论与 应用研究进展 陆富生 (淮安市产品质量监督检验所,江苏淮安223001) 摘 要 概述了甲烷催化燃烧催化剂的研究现状,从组成甲烷燃烧催化剂的3个部分(基体、活性组分、氧化物载体)分别加以论述。通过掺杂一些金属和金属氧化物,不但可以提高高活性贵金属催化剂的热分解温度,还可以提高高温催化剂(如钙钛矿和六铝酸盐材料等)的催化活性。最后简要综述了甲烷催化燃烧反应机理。关键词 催化燃烧 甲烷 贵金属催化剂 金属氧化物催化剂 收稿日期:2009-07-15 作者简介:陆富生(1981～),男,硕士生,从事催化材料方面的研究,E -mail:fnlfs@https://www.doczj.com/doc/6318069261.html, Research Progess of the Cat for M ethane Cat alyti c Co mbusti on i n the Theory and Appli cati on Lu Fusheng (Huaian I nstitute of Supervisi on and I ns pecti on on Pr oduct Quality,J iangsu Huaian 223001) Abstract The recent research p r ogress and devel opments of the catalysts f or methane catalytic com -busti on were described .The catalysts f or methane catalytic combusti on which was composed in three parts (base,active constit 2uent and oxide support )were als o discussed .It is shown that the additi on of metals and metal -oxides i m p r oves the ther mal stability of noble metal catalysts and metal -oxide catalysts such as per ovskites and hexaalum inates,and brings benefit t o activity in methane catalytic combusti on .Finally,the reacti on mechanis m f or methane catalytic com 2busti on was summarized si m p ly . Keywords catalytic combusti on methan noble metal catalysts metal -oxide catalysts 随着人们对环境污染和能源短缺问题的日益重视,天然气以储量丰富、价格低廉、使用方便、热效率高、污染小等优点,被认为是目前最清洁的能源之一。但由于其主要成分甲烷的燃烧温度很高(1600℃),天然气在空气中的燃烧产物NO x ,CO 等也可造成环境污染。催化燃烧被认为是解决这一问题最有效的途径。 甲烷是最稳定的烃类,通常很难活化或氧化,且甲烷催化燃烧工作温度较高,燃烧反应过程中会产生大量水蒸气,同时天然气中含少量硫,因此甲烷催化燃烧催化剂必须具备较高的活性和较高的水热稳定 性,以及一定的抗中毒能力。而通常催化剂活性与稳定性是矛盾的,因此开发高效稳定的甲烷低温催化燃烧催化剂引起国内外研究者极大的兴趣,同时进行了大量相关研究,并取得了一定的成果。 1甲烷燃烧催化剂体系 甲烷燃烧的催化剂体系一般由活性组分、氧化物载体和基体组成。1.1 基体 (1)陶瓷基体 最常用的是堇青石(5Si O 2?3A l 2O 3?2Mg O )陶 第23卷第8期2009年8月 化工时刊 Chem i ca l I ndu s try Ti m e s Vo l .23,No.8 Aug.8.2009
一、前言 1964 年，由Wickens 和Hatman 利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了第一个气敏传感器，1982年英国Warwick 大学的Persaud 等提出了利用气敏传感器模拟动物嗅觉系统的结构，自此后气体传感器飞速发展，应用于各种场合，比如气体泄漏检测，环境检测等。现在各国研究主要针对的是有毒性气体和可燃烧性气体，研究的主要方向是如何提高传感器的敏感度和工作性能、恶劣环境中的工作时间以及降低成本和智能化等。 下面简单介绍各种常用的气体传感器的工作原理和一些常用气体传感器的最新的研究进展。 二、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间 接的检测。 接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔（Lambert－Beer）吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：
收稿日期:2002207219. 第一作者:周长军,男,1976年生,硕士,现在美国攻读博士学位.联系人:朱月香.Tel:(010)62751718;Fax:(010)62753937;E 2mail:zhu yx@https://www.doczj.com/doc/6318069261.html,. 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G2000077503)和国家自然科学基金资助项目(29803001). 文章编号:025329837(2003)0320229204 研究论文:229～232 SnCuO 催化剂上甲烷的催化燃烧性能 周长军, 林 伟, 朱月香, 谢有畅 (北京大学化学与分子工程学院分子动态与稳态结构国家重点实验室,北京100871) 摘要:采用双股并流共沉淀法制备了SnCuO 系列催化剂,测定了它们对甲烷燃烧反应的催化活性及抗硫中毒性能,并采用 XRD,BET,XPS,DTA 2TG 和FT 2IR 等技术对催化剂进行了表征.比表面积和活性测试结果表明,SnCuO 系列样品的比表面 积均大于纯氧化物,其低温催化活性大大高于纯氧化物.在Sn ΠCu 原子数比接近1时,其比表面积最大(超过100m 2 Πg ).具有最大比表面积的样品SnCu4和SnCu5的活性最高.进一步测定了SnCu4样品的抗硫中毒性能.结果发现,在500℃下,反应刚开始时甲烷的转化率为98%,随着SO 2的不断通入,催化剂的活性逐渐降低,到12h 后基本稳定,此时甲烷转化率仅为 50%.采用FT 2IR 和热重分析方法对SnCu4硫中毒的机理进行了研究,发现其中毒原因在于SnCuO 系列催化剂中的CuO 与SO 2反应几乎完全转化为CuSO 4,导致催化剂活性降低. 关键词:甲烷,催化燃烧,氧化锡,氧化铜,硫中毒中图分类号:O643 文献标识码:A CatalyticCombustionofMethaneoverSnCuOCatal ysts ZHOUChan gjun ,LINWei ,ZHUYuexian g 3 ,XIEYouchan g (State Key Laborator y for Structural Chemistr y of Unstable and Stable S pecies,College of Chemistr y and Molecular Engineerin g ,Peking Universit y ,Beijin g 100871,China ) Abstract :Catalyticcombustionofmethaneisaneffectivewa ytoutilizeitasanener gysource,orto preventit from pollutin gtheatmos phere.Itwasfoundthatthebinar ymetaloxidesbasedonSnO 2displayed quitehi ghac 2tivit yforthedee poxidationofmethane.Thebinar ySnCuOcatal ystswere preparedb yamodifiedco 2precipitati 2onmethodandcharacterizedb yXRD,BET,XPS,DTA 2TGandFT 2IR.Thecatal yticactivit yofthecatal ysts formethanecombustionaswellastheirresistancetosulfur poisoningwereinvesti gated.Theresultsshowedthat thesurfaceareasofallSnCuOcatal ystsarebi ggerthan pureSnO 2orCuO,es peciallyforthesam pleswith n (Sn )Πn (Cu )≈1,theirs pecificsurfaceareasarebi ggerthan100m 2 Πg.Thecatal yticactivit yofthecatal ystsat lowtem peratureishi gherthan pureSnO 2orCuO.SnCu4andSnCu5withthebi ggests pecificsurfaceareashow thehi ghestcatal yticactivit y.Forsam pleSnCu4,theresistancetosulfur poisoning,whichisanim portantfactor forthecatal ysts,wasalsoinvesti gated.SO 2wasaddedintothesource gas (φ(SO 2)=0102%)andthecatal ytic activit ywasmeasuredat500℃.TheCH 4conversionwas98%atthebe ginnin g,butdecreased graduallyand keptstableafter12hwithCH 4conversionof50%.Themechanismofsulfur poisoningwasfurtherstudiedb y FT 2IRandDTA 2TGmethodsanditwasfoundthatthedeactivationofthecatal ystsunderSO 2isduetotransfor 2mationofCuOintoCuSO 4. Ke ywords :methane,catal yticcombustion,tinoxide,co pperoxide,sulfur poisoning 通过催化燃烧将有机废气转化为无害的CO 2和水是处理有机废气的有效方法.甲烷是一种工业 生产中大量排放的废气,采用催化燃烧的方法将其 转化,不仅可以消除它对大气的污染,而且还可以回 第24卷第3期 Vol.24No.3 催 化 学 报 ChineseJournalofCatal ysis 2003年3月 March2003
挥发性有机物气体传感器 挥发性有机物气体传感器特点： ★整机体积小,重量轻 ★专业精选进口传感器，可以搭载电化学，催化燃烧，红外原理，热导原理的传感器。★高精度,高分辨率,响应迅速快. ★本安电路设计，可带电热拔插操作。 ★数据恢复功能，免去误操作引起的后顾之忧. ★自动温湿度补偿功能，出厂精准标定，无须再使用标定。. ★模拟电压或电流和串口同事输出，方便客户调试和使用。 ★最精密的电路设计和制造工艺，生产复杂，使用简单。 ★可与电脑连接通讯，自行标定校准。
★自带零点微调功能，方便选定参照数据。 ★低功耗产品，可异动电源供电可大量用于分析仪仪器，大气，环境无人机监测。 挥发性有机物气体传感器结构尺寸图： 挥发性有机物气体传感器直视图和 PIN脚定义图: 挥发性有机物气体传感器 工作电压DC5V±1%/DC24±1%波特率9600 测量气体挥发性有机物VOC气体检测原理电化学 采样精度±2%F.S响应时间<30S 重复性±1%F.S工作湿度0-95%RH，(无冷凝)工作温度-30～50℃长期漂移≤±1%（F.S/年）存储温度-40～70℃预热时间30S 工作电流≤50mA工作气压86kpa-106kpa 安装方式8脚拔插式质保期1年 输出接口8pIN外壳材质铝合金 使用寿命2年外型尺寸 (引脚除外)33.5X31 21.5X31 测量范围详见选型表 输出信号TTL(标配)0.4-2.0VDC(常规)定制RS485/4-20mA 引脚名称说明 1+5V电源接入PIN脚 2EN Rs485(3.3V),可接MCU Tx 3Rx/A串口RX(3.3V),可接MCU Rx 5Scl I2C,Scl(3.3v)引脚 6SDA I2C(3.3V)引脚 7GND电源GND引脚 8VOUT电压输出，0-5V/0.4-2.0V
产品说明书 载体催化气敏元件系列 MC105 催化燃烧式气敏元件 MC105型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作，由 检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气 体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量 随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿 度补偿作用。 特点 元件外形结构 *桥路输出电压呈线性 *响应速度快 *具有良好的重复性、选择性 *元件工作稳定、可靠 *优异的抗H 2S 、有机硅中毒能力 应用 工业现场的天然气、液化气、煤气、 烷类等可燃性气体 及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测。可燃 性气体泄漏报警器；可燃性气体探测器；气体浓度计。 技术指标 基本测试电路 电桥输出 测试电压： 2.5V
灵敏度、响应恢复特性 输出信号随环境温度的变化 输出信号随工作电压的变化
长期稳定性 在空气中每年漂移小于±2个mV ，在1%CH 4中每年漂移小于±2个mV 。短期储存（两周内）30分钟即可稳定，如长期储存（一年），则需老化5小时才可稳定。 使用注意事项 1 必须避免的情况 1.1 暴露于有机硅蒸气中 如果传感器的表面吸附了有机硅蒸气，传感器的敏感材料会被包裹住，抑制传感器的敏感性，并且不可恢复。传感器要避免暴露其在硅粘接剂、发胶、硅橡胶、腻子或其它含硅塑料添加剂可能存在的地方。 1.2 高腐蚀性的环境 传感器暴露在高浓度的腐蚀性气体（如H 2S ，SO X ，Cl 2，HCl 等）中，不仅会引起加热材料及传感器引线的腐蚀或破坏，并会引起敏感材料性能发生不可逆的改变。 1.3 碱、碱金属盐、卤素的污染 传感器被碱金属尤其是盐水喷雾污染后，若暴露在卤素，如氟中，也会引起性能劣变。 1.4 接触到水 溅上水或浸到水中会造成敏感特性下降。 1.5 结冰 水在敏感元件表面结冰会导致敏感材料碎裂而丧失敏感特性。 1.6 施加电压过高 如果给敏感元件或加热器施加的电压高于规定值，即使传感器没有受到物理损坏或破坏，也会造成引线和/或加热器损坏，并引起传感器敏感特性下降。 2 尽可能避免的情况 2.1 凝结水 长期稳定性 时间（月） 48 40 32 24 16 8 0 -8
广州和风环境技术有限公司 https://www.doczj.com/doc/6318069261.html,/ 催化燃烧的性质是什么 催化燃烧是借助催化剂在低温下(200～400℃)下，实现对有机物的完全氧化，因此，能耗少，操作简便，安全，净化效率高，在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面，比如化工，喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业应用较广，已有不少定型设备可供选用。 一、催化原理及装置组成 (1)催化剂定义催化剂是一种能提高化学反应速率，控制反应方向，在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。 (2)催化作用机理催化作用的机理是一个很复杂的问题，这里仅做简介。在一个化学反应过程中，催化剂的加入并不能改变原有的化学平衡，所改变的仅是化学反应的速度，而在反应前后，催化剂本身的性质并不发生变化。那么，催化剂是怎样加速了反应速度呢了既然反应前后催化剂不发生变化，那么催化剂到底参加了反应没有?实际上，催化剂本身参加了反应，正是由于它的参加，使反应改变了原有的途径，使反应的活化能降低，从而加速了反应速度。例如反应A+B →C是通过中间活性结合物(AB)过渡而成的，即：A+B→[AB]→C 其反应速度较慢。当加入催化剂K后，反应从一条很容易进行的途径实现：A+B+2K →[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K 中间不再需要[AB]向C的过渡，从而加快了反应速度，而催化剂并未改变性质。 (3)催化燃烧的工艺组成不同的排放场合和不同的废气，有不同的工艺流程。但不论采取哪种工艺流程，都由如下工艺单元组成。 ①废气预处理为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒，废气在进入床层之前必须进行预处理，以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。 ②预热装置预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置。因为催化剂都有一个催化活性温度，对催化燃烧来说称催化剂起燃温度，必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧，因此，必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合，如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气，温度
几种气体传感器的检测原理 新世联科技有限公司为你分享：几种气体传感器的检测原理 包含以下几种气体传感器： 金属氧化物半导体传感器\ 催化燃烧式气体传感器 \ 定电位电解式气体传感器\ 迦伐尼电池式氧气传感器\ 红外传感器\ PID光离子气体传感器 \ 检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等，以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 金属氧化物半导体式传感器 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 定电位电解式气体传感器 定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。 迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比，由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟，完全可以国产化此类传感器。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。
2014年11月第22卷第11期 工业催化INDUSTRIAL CATALYSIS Nov.2014Vol.22 No.11综述与展望 收稿日期：2014-04-08 作者简介：蒋 赛，1988年生，男，在读博士研究生。 通讯联系人：季生福，教授，博士研究生导师。甲烷催化燃烧反应工艺研究进展 蒋 赛，郭紫琪，季生福* （北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029） 摘 要：甲烷催化燃烧是一种清洁高效的甲烷燃烧技术，在节能减排中具有重要的应用价值。从催化剂、反应工艺和过程强化等方面对近年来甲烷催化燃烧技术进行综述，重点介绍颗粒催化剂固定床反应工艺、整体式催化剂反应工艺、流化床反应工艺和吸放热耦合反应工艺研究进展。用于固定床反应器的颗粒催化剂主要为负载型贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性好，起燃温度低，适合低浓度甲烷的催化燃烧。非贵金属氧化物催化剂耐高温性好，适合较高浓度甲烷燃烧体系。整体式催化剂的甲烷催化燃烧反应工艺中，最常用的是蜂窝陶瓷和金属合金等整体式催化剂的多段式催化燃烧反应器的设计。设计直接采用多段式整体催化剂，催化剂的位置不同，发挥的催化作用也不同。流化床催化燃烧装置具有燃烧过程接触面积广、热容量大和换热效率高等特点，可有效避免传统的固定床催化燃烧反应工艺存在的问题，非常适合应用于低浓度甲烷的催化燃烧过程。利用甲烷催化燃烧强放热的特点，将催化燃烧产生的热量进行时间或空间的耦合，可以开发出吸-放热耦合反应工艺。其中，固定床催化反应器中的流向变换强制周期操作作为一种高效的过程强化技术，在节约反应器成本的同时，可以提高反应热量的利用率。 关键词：能源化学；甲烷；催化燃烧；反应工艺；固定床；流化床 doi ：10.3969/j.issn.1008-1143.2014.11.002 中图分类号：TQ517.5；X701 文献标识码：A 文章编号：1008-1143（2014）11-0816-09 Progress in reaction process for catalytic combustion of methane JIANG Sai ，GUO Ziqi ，JI Shengfu * （State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering ，Beijing University of Chemical Technology ，Beijing 100029，China ） Abstract ：Compared with the conventional flame combustion ，the catalytic combustion of methane is a clean and efficient methane burning technology.It possesses an importance application value in the energy saving and the emission reduction.In this paper ，the recent research progress in methane catalytic com-bustion such as the catalysts ，catalytic combustion process ，and methane catalytic combustion process intensification technologies were reviewed.Moreover ，the methane catalytic combustion reaction process of the fixed bed with the particle catalysts ，the monolithic catalysts ，the fluidized bed ，and the coupling of exothermic and endothermic reaction process were focused.The particle catalysts used in the fixed bed reactor mainly were noble metal catalysts and non-noble metal oxide catalysts.Noble metal catalysts with high activity and low light-off temperature were suitable for catalytic combustion of methane with low con-centration.Non-noble metal oxide catalysts with good resistance to high temperature were suitable for com-bustion system of methane with high concentration.Monolithic catalysts for methane catalytic combustion commonly used honeycomb ceramics and metal alloy as monolithic carriers.Monolithic catalysts were
气体传感器的分类及应用 所谓气体传感器是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的仪表。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。在电力工业等生产制造领域，也常用气体传感器定量测量烟气中各组分的浓度，以判断燃烧情况和有害气体的排放量等。在大气环境监测领域，采用气体传感器判定环境污染状况，更是十分普遍。 气体传感器的分类，从检测气体种类上，常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器；从仪表使用方法上，分为便携式和固定式；从获得气体样品的方式上，分为扩散式(即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式(是指通过使用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等)；从分析气体组分上，分为单一式 (仅对特定气体进行检测)和复合式(对多种气体成分进行同时检测)；按传感器检测原理，分为热学式、电化学式、磁学式、光学式、半导体式、气相色谱式等。
热学式气体传感器 热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛(如H2、CO2、SO2、NH3、Ar 等)。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧)，其典型为催化燃烧式气体传感器，其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精乙醚蒸气等。美国RAE Systems公司生产的FGM-3100催化燃烧式可燃气体检测仪，其采样方式为扩散式，检测精度达±2%满量程，响应时间<15s。 催化燃烧式气体传感器 催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性，对环境温度、湿度影响不敏感，输出信号近线性，且其结构简单，成本低。但其主要不足是精度低，工作温度高 (内部温度可达700～800℃)，电流功耗大，易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。
关于低浓度催化燃烧式甲烷传感器的调校规定 各煤业子公司、矿井： 现行有关甲烷传感器的行业标准和规定存在不统一问题，为贯彻落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”瓦斯综合治理工作体系中“监控有效”，严格要求，对相关标准和规定的条款选择就高不就低的原则，规范甲烷传感器的调校工作，统一标准，确保甲烷传感器的灵敏度满足井下监控要求，特规定如下： 一、甲烷传感器是煤矿重要的计量器具，属于强制检定范围（通风安全仪器属于强制检定的有：瓦斯计，包括甲烷传感器、甲烷测定器、便携仪甲烷报警仪；有害气体分析仪，包括CO传感器；速度计，包括风速传感器、机械风表、电子式风表）。检定工作必须由省煤矿安全监察局公示、年度评审通过、具有乙级及以上资质的单位完成，检定合格仪器可以入井，检定不合格仪器严禁入井使用。正常使用的甲烷传感器的检定周期1年，新购、更换甲烷传感器的黑白元件、经受大于4%CH4气体冲击后必须经过检定合格后方可使用。 二、使用中的甲烷传感器必须进行定期调校，调校工作由本单位监测工完成。在用甲烷传感器的调校周期为7天。 三、甲烷传感器的调校分为：地面维修室的调校、井下现场调校（包括日常定期调校、安装测试调校、故障排除调校）、特定目的检查调校（上级检查）。甲烷传感器在出库入井前、大修后、连续使用时间大于6个月升井检修等可在地面维修室调校。在用甲烷传感器
进行甲烷超限断电功能测试、定期调校、安装测试调校可在井下完成。特定检查目的调校根据检查人要求选择地面维修室或井下现场。 四、甲烷传感器调校相关参数 1、零点漂移允许误差范围为0.00%～0.03%CH4。 2、基本误差允许范围 3、响应时间T90小于20s。响应时间是指甲烷传感器在通入标准甲烷气体从零点上升到传感器显示标准气样浓度90%时所需要的 时间。如：标准气样浓度为3.20% CH4，按照说明书所要求流量 200ml/min通入气体，甲烷传感器显示为3.35% CH4，传感器从0.00% CH4上升到3.02% CH4（3.35% CH4×90%=3.015% CH4）时所需要的时间为14s，14s即为响应时间。 4、报警误差不超过设定值的0.10%CH4。报警误差是指传感器发出声光报警时显示值与报警设定值之差，主要是检测传感器的处理数据与驱动声光报警电路的时延。如：传感器报警点设为0.75% CH4，采用传感器的标准流量（说明书一致的流量），在传感器显示0.82% CH4时，发出声光报警，报警误差即为0.07% CH4（0.82% CH4-0.75% CH4=0.07% CH4）。 5、稳定性误差不超过±0.04%CH4。稳定性误差是反应传感器工
催化燃烧式传感器工作原理 专业解释·催化燃烧式 可燃物在催化剂作用下燃烧。与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较完全。催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧化物多组分物质。例如家用负载Pd或稀土化合物的催化燃气灶，可减少尾气中CO含量，提高热效率。负载0.2%pt的氧化铝催化剂，在500℃下，可将大多数有机化合物燃烧，脱臭净化到化学位移σ=1以下。催化燃烧为无焰燃烧，因此适用于安全性要求高的场合，如以H2和O2为原料的燃料电池、用汽油或酒精为原料的怀炉(催化剂为浸Pt石棉)等。如消除化工厂NOx 的烟雾，可加燃料到烟雾中，通过负载型铂和钯催化剂，催化燃烧使NOx转化为N2气。采用适当的催化剂，使用有害气体中的可燃物质在较低的温度下分解、氧化的燃烧方法。 气体报警器的传感器采用催化燃烧的方式检测气体，称为催化燃烧式传感器。 检测可燃气体的仪器一般使用催化燃烧式传感器，它可以看成是一个小型化的热量计，它的检测原理在几十年内没有大的变化。这是一个惠斯通电桥的结构。在它的测量桥上涂有催化物质，它在整个的测量过程中是不被消耗的。即使在空气中气体和蒸气浓度远远低于LEL时，它们也会在这个桥上发生催化燃烧反应，测量时，要在参比和测量电桥上施加电压使之加热从而发生催化反应，这个温度大约是500℃或者更高。正常情况下，电桥是平衡的，V1 = V2，输出为零。如果有可燃气体存在，它的氧化过程会使测量桥被加热，温度增加，而此时参比桥温度不变。电路会测出它们之间的电阻变化，V2 > V1 ，输出的电压同待测气体的浓度成正比。 测量易燃易爆气体时氧气浓度是一个必须注意的问题。催化式传感器要求至少8-10%的氧气才能进行准确测量。而在100%可燃气浓度下，这种仪器的读数将是0%LEL！因此在测量规程中，要求在测量易燃易爆气体的%LEL之前必须首先测量氧气浓度。这也是为什么要求在密闭空间测量中必须同时测量氧气和LEL的原因。如果在完全无氧的情况下测量LEL值很容易得到错误的结果。 催化燃烧传感器可以对大部分的可燃气体产生响应。特定气体在测量桥上燃烧产生的热量就反映了它的燃烧热，而后者会随各类物质性质改变。所以，不同物质即使在相同浓度下也会产生不同的仪器读数。要记住，仪器测量的是电阻的变化而不是浓度的变化！不同的气体在测量桥上的行为会有很大的不同。通常，较大的分子会产生更多的燃烧热。另一方面，较小的分子更容易进入测量头的烧结结构进行反应。催化燃烧式传感器，尤其是测量%LEL的传感器不适合于检测“较重的”或者长链的烷烃，特别是高闪点的物质。正如前面所提到的那样，此时使用光离子化检测器可能是一个好的办法。 催化燃烧式传感器的校正也是一个重要的问题。如果可能，用户应当使用待测气体来校正仪器。这种校正一般是两点校正，即“新鲜空气校正”和“标准气体校正”。 大部分的控制标准，比如OSHA 1910.146和ANSI Z117.1-1995,都使用10%LEL作为危险存在的阈值。很多仪器也采用10%作为仪器的缺省值进行警报设置。但实际上，10%LEL设置可能高于某些规程。在密闭空间进入的标准中，一般要求是不超过5%LEL，在此浓度以上就不能进行工作(OSHA 1995)。 一旦超过预置警报，必须停止工作并撤出。如果可以进行实时检测，10%LEL可以作为安全限度。但必须注意的是，任何可以检测出浓度的可燃气体的存在都是十分危险的。