새로운 수중 수소 센서 공개: 산업 안전을 위한 고정밀 실시간 모니터링
최근, 수소 감각 기술 공동., 유한회사.의 연구팀은 새로운 유형의 수중 용존 수소 센서와 그 제조 방법을 성공적으로 개발하여, 기존 수소 센서가 손상되기 쉽고 전도성이 약한 매체에서 장기간 안정적으로 작동할 수 없다는 기술적 과제를 극복했습니다. 이 수중 수소 센서는 간단한 구조, 높은 감도, 초저전력 소모와 같은 장점을 자랑하여 전력, 석유화학, 반도체 산업을 포함한 광범위한 산업 응용 분야에 적합하며, 물 속 용존 수소의 실시간 모니터링을 위한 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공합니다.
발명특허: 수중용존수소센서 및 그 제조방법
기술 혁신: 초소수성 코팅 + 휘트스톤 브리지 구조
수중 수소 센서의 핵심 설계는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1. 폴리이미드(파이) 유연 기판 및 이중 수소 민감 칩 설계:
엘 플립칩 본딩 기술은 전기적 통합에 사용되어 높은 정밀도와 안정성을 보장합니다.
엘 수소에 민감한 두 개의 칩이 휘트스톤 브리지 구조를 형성합니다.
한 칩은 물에 노출되고, 다른 칩은 환경적 보상을 위해 밀폐된 챔버에 밀봉되어 있어 측정 정확도가 크게 향상됩니다.
2. 초소수성 코팅 기술:
엘 나노 알루미나 입자와 그래핀의 복합 코팅이 센서 표면에 적용됩니다.
나노알루미나: 기계적 지지 및 절연을 제공합니다.
그래핀: 초소수성 특성을 활용하여 물을 효과적으로 분리하는 동시에 수소 분자를 자유롭게 통과시켜 수중 수소 센서가 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 보장합니다. 실험실 데이터에 따르면 수중 수소 센서는 뛰어난 반복성과 안정성으로 물에 용해된 수소 농도(2ppm~20000ppm)를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.
산업의 문제점 해결: 난방 불필요, 낮은 전력 소모, 실시간 모니터링
기존 수소 센서는 작동 온도를 유지하기 위해 가열 소자에 의존하는데, 이는 높은 전력을 소모할 뿐만 아니라 전류 누설로 인해 전도성이 약한 매체에서 고장나는 경향이 있습니다. 이 신제품은 휘트스톤 브리지 설계를 통해 가열 및 온도 측정 구성 요소가 필요 없으며, 작동 전류는 1mA로 낮아 전력 소모를 크게 줄이고 장기 수중 배치에 적합합니다. 또한 플립칩 본딩 기술과 실런트 캡슐화는 노출된 금속 부품으로 인한 단락 위험을 효과적으로 방지하여 복잡한 작업 조건에서 신뢰성을 보장합니다.
광범위한 응용 전망, 산업용 지능형 업그레이드 추진
수중 수소 센서는 발전기 냉각수 및 변압기 오일과 같은 매체의 용존 수소 농도를 실시간으로 모니터링하여 장비 노후화, 단락, 심지어 수소 축적으로 인한 폭발과 같은 안전 위험을 방지할 수 있습니다. 현재 업계는 오프라인 실험실 테스트에 크게 의존하고 있으며, 이는 시간이 많이 걸리고 동적 데이터 추적을 제공할 수 없습니다. 이 제품의 출시로 업계는 "주기적 샘플링"에서 "실시간 모니터링으로 전환하여 전력 시스템 및 석유화학 시설과 같은 중요한 영역의 지능적이고 안전에 중점을 둔 업그레이드를 지원할 것입니다.
연구팀은 이 기술이 산업화 단계에 들어섰으며, 향후에는 코팅 공정을 최적화하고 해양 탐사 및 수소 에너지와 같은 신흥 분야에서 센서의 응용 분야를 확장하는 데 주력할 것이라고 밝혔습니다. 글로벌 수소 에너지 산업의 급속한 발전과 함께 이 혁신적인 성과는 산업 안전과 효율적인 운영을 보장하는 핵심 기술 기둥이 될 것으로 기대됩니다.