日本TYK炭素材料NOTORP-G系列气相专用氢气传感器技术解析

1 产品概述

氢气浓度在线监测是钢铁表面处理、热处理工艺控制及氢能安全领域的关键环节。日本TYK Corporation（株式会社TYK，1947年创立）以长期积累的陶瓷材料技术为基础，由株式会社TYK炭素材料研究所开发了世界首创的氢选择性氢传感器——NOTORP系列。其中NOTORP-G系列气相专用氢气传感器利用质子传导性陶瓷检测空气及气相（气体）中的氢浓度，在高温场或压力变动环境下，仍可对氢实现选择性、准确、连续的在线测量。

2 测量原理

2.1 质子传导型起电力式检测原理

NOTORP系列氢传感器基于Sieverts定律与氢浓度电池式传感器的组合原理测量氢浓度。测量场所与传感器内部的基准气体室之间设置质子传导性陶瓷，使两侧形成氢浓度差，依据浓度差产生的电动势（起电力）大小换算氢浓度。质子传导陶瓷只允许氢离子通过，因此测量结果只反映氢分压，不受其他气体成分干扰。

为获得更高测量精度，NOTORP-G与NOTORP-GH需要基准气体，通常采用100%氢或1%N2平衡的氢瓶，流量约50ml/min（每小时约3L）。对于基准气体设置困难的现场，可配套Hydro-G氢发生装置，通过补充纯水即可现场产生高浓度氢，实现自给自足的基准气体供给。

2.2 与传统氢传感器的技术对比

传统接触燃烧式氢传感器通过检测可燃气体燃烧引起的电阻值变化来测氢，会对所有可燃性气体产生响应；热传导式氢传感器通过检测加热丝电流变化测氢，在混合气体环境中精度会明显漂移。NOTORP-G系列采用固体电解质起电力式检测，从原理上实现了氢的唯一选择性，兼具直接插入式现场测量、1秒以下快速响应等优势。

3 主要技术特点

· 响应速度快：1秒以下响应性，适应氢浓度剧烈变动的环境；

· 直接现场测量：无需气体抽取或采样，可对测量点氢浓度进行定点连续测定；

· 高耐久性：不受氨等腐蚀性气体影响，适合炉内气氛等恶劣工况；

· 低浓度精度高：0～100%全量程测量，尤其低浓度域精度优良，可测至ppm级。

4 技术规格

5 产品系列

6 典型应用领域

· 金属热处理：气体氮化、气体软氮化、渗碳等表面硬化处理工艺中炉内气氛的直接测定与氮化电位实时控制；

· 氢能产业：碳中和相关的氢燃烧、氨燃烧过程气氛监测；

· 气体安全：含可燃性气体的气相中低浓度氢的误检无直接测定，氢泄漏报警。