ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОДОРОДА. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И БАЗОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ 

Михайлов Петр Григорьевич, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, ул Байдукова/Гагарина 1а/11), Е -mail: pit_mix@mail.ru
Маринина Лариса Александровна, кандидат технических наук, преподаватель, Пензенский филиал Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулева (Россия, г. Пенза, Военный городок, 1), Е -mail: pit_mix@mail.ru
Глебова Татьяна Александровна, доцент, кафедра информационно-вычислительных систем, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28), Е-mail: tan/1952@mail.ru
Базарбай Лашын, докторантка, Казахский национальный технический университет им. К. Сатпаева (Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева 22), Е -mail: lashyn_7754@mail.ru
Соколов Александр Владимирович, главный специалист-эксперт, инспекция Госстройнадзора по Пензенской области (Россия, г. Пенза, ул. Попова, 34а), Е-mail: sokoljv_av_avto@mail.ru
Аналиева Ажар Уразбаевна, преподаватель, Казахстанский университет инновационных и телекоммуникационных систем (Казахстан, г. Уральск, ул. М. Маметовой, 81), Е-mail: azhara_1980@mail.ru

621.315.592 

DOI

10.21685/2307-5538-2020-2-5 

Актуальность и цели. Использование водорода в качестве экологически чистого и неисчерпаемого эффективного источника энергии в различных транспортных системах, в науке и технике является весьма актуальной задачей для всего человечества. В то же время для широкого использования водорода на практике крайне необходимо решить такие насущные проблемы, как его хранение, контроль утечек и предотвращение его самопроизвольного возгорания и взрыва.
Материалы и методы. Выбраны методы преобразования и предложены конструкции пленочных и полупроводниковых элементов чувствительных к водороду (ЭЧВ), которые были использованы для контроля утечек водорода при его заправке в баки ракетно-космической системы «Буран-Энергия».
Результаты. Были разработаны и апробированы конструкции ЭЧВ на основе пленок палладий-серебро и полевых транзисторов, которые отличаются малыми габаритами и сниженным энергопотреблением.
Выводы. Разработанные в результате проведения НИР конструктивные решения ЭЧВ и проверка их на испытательном стенде показали достаточную сходимость теоретических расчетов и результатов испытаний, что доказало целесообразность дальнейшего развития данного направления по созданию ЭЧВ. 

Ключевые слова

водород, газ, чувствительный элемент, полевой транзистор, затвор, сенсор 

 Скачать статью в формате PDF

1. Джексон, P. P. Новейшие датчики / P. P. Джексон. – Mосква : Техносфера, 2007. – 384 с.
2. Эггинс, Б. Химические и биологические сенсоры / Б. Эггинс. – Mосква : Техносфера, 2005. – 336 с.
3. Korotcenkov, G. Review of electrochemical hydrogen sensors / G. Korotcenkov, S. D. Han, J. R. Stetter // Chem. Rev. – 2009. – Vol. 109 (3). – P. 1402–1433.
4. Игнатьева, Н. Датчики газа фирмы «Figaro» / Н. Игнатьева // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2005. – № 2. – С. 34–37.
5. Никифорова, М. Ю. Интегральные сенсоры концентраций газов / М. Ю. Никифорова, Б. И. Подлепецкий // Датчики и системы. – 2002. – № 4. – С. 38–53.
6. Методы и средства измерения неэлектрических величин : учеб. пособие : в 2 ч. / П. Г Михайлов, А. А. Кичкидов, Г. В. Петрунин, В. Ф. Ульянов, И. О. Лапшин. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. – Ч. 1. Физические принципы и методы измерения неэлектрических величин. – 112 с.
7. Коваленко, A. B. Характеристики и схемы включения МДП-транзисторных чувствительных элементов / A. B. Коваленко, М. Ю. Никифорова, Б. И. Подлепецкий // Датчики и системы. – 2008. – № 8. – С. 10–14.
8. Pd/Ag coated fiber Bragg grating sensor for hydrogen monitoringin power transformers / G. M. Ma, J. Jiang, C. R. Li, H. T. Song, Y. T. Luo, H. B. Wang // Review of Scientific Instruments. – 2015. – Vol. 86. – P. 045003.
9. Егоров, А. A. Применение интегрально-оптических датчиков для контроля опасных газообразных веществ / А. A. Егоров, М. A. Егоров, Т. К. Чехлова, А. Г. Тимакин // Датчики и системы. – 2008. – № 1. – C. 25–30.
10. Fisser, M. Optimizing the sensitivity of palladium based hydrogen sensors / M. Fisser, R. A. Badcock, P. D. Teal // Sensors and Actuators B Chemical. – 2018. – Vol. 259. – P. 10–19.
11. Михайлов, П. Г. Чувствительные элементы газовых сенсоров / П. Г. Михайлов, Л. А. Маринина // Датчики и системы. – 2005. – № 8. – С. 12–14.
12. Hübert, Т. Hydrogen sensors – A review / Т. Hübert, L. Boon-Brett, G. Black, U. Banach // Sensors and Actuators B Chemical. – 2011. – Vol. 157 (2). – P. 329–352.
13. Патрушева, Т. Н. Сенсорика. Современные технологии микро- и наноэлектроники : учеб. пособие / Т. Н. Патрушева. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. – 264 с.
14. Элементы газочувствительных датчиков на основе микротехнологий / Ю. А. Воронов, М. Ю. Никифорова, А. В. Коваленко, Б. И. Подлепецкий, Н. Н. Саматаев, А. А. Васильев // Датчики и системы. – 2010. – № 1. – С. 28–36.
15. Egorov, A. A. Low-loss inexpensive integrated-optical waveguides as a sensitive gas sensor / A. A. Egorov, M. A. Egorov, T. K. Chekhlova, A. G. Timakin // ICO Topical Meeting on Optoinformatics/ Information Photonics (September 15–18, 2008. St. Petersburg. Russia). – St. Petersburg : ITMO, 2008. – P. 208–211.
16. Патент SU 1785049 H01L 21/336 Способ изготовления датчиков водорода на МОП транзисторах / Козин С. А., Маринина Л. А. ; опубл. 30.12.1990.
17. Михайлов, П. Г. Чувствительные элементы газовых сенсоров / П. Г. Михайлов, Л. А. Маринина // Датчики и системы. – 2005. – № 10. – С. 2–5.
18. Михайлов, П. Г. Микроэлектронные газочувствительные элементы / П. Г. Михайлов, Л. А. Маринина // Вооружение, безопасность, конверсия : тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2004. – С. 56–63.
19. Каторгин, Б. И. Разработка и внедрение на мировой рынок мощного маршевого жидкостного ракетного двигателя РД180 / Б. И. Каторгин, В. И. Семенов, В. К. Чванов, Ф. Ю. Челькис // Наука и технологии в промышленности. – 2011. – № 1. – С. 33–39.