Fraunhofer IPM 开发用于安全氢运输的传感器

由于这种无形无味的气体易燃且具有爆炸性，Fraunhofer物理测量技术研究所（IPM）表示，在建立氢气基础设施时，管道、储存和接口的安全性极为重要。因此，IPM开发了传感器和测量系统，可以可靠地检测到微量氢气。据研究人员称，这样可以快速发现各种泄漏。

这些研究工作是德国联邦教育和研究部与于利希项目管理局（PTJ）共同开展的氢能引导项目TransHyDE的一部分。在此过程中，来自科学界和工业界的合作伙伴共同开发用于气体运输和储存的解决方案。Fraunhofer IPM的Carolin Pannek博士和团队负责领导子项目“安全基础设施”。

开发了三种不同的传感系统，用于氢气在不同场景和应用中的使用。

利用光声效应的超声波传感器

光可以激发气体振动，从而产生声波。研究人员利用这种所谓的光声效应来开发超声波传感器。一种光源射入设备，产生在气体中具有超声频率范围的共振声波。当氢气通过膜进入外壳时，会导致共振偏移，即音调的变化。MEMS麦克风（MEMS，微机电系统）记录下这个变化的音调——这样就可以检测到从罐体或管道中泄漏出的氢气。

“传感器可用于检测容器、管线或接口。也可以类似于烟感器，将多个设备分布在房间中，形成一个传感器网络，”Pannek解释道。

该超声波传感器还可以检测到氢气中是否存在其他分子，即是否存在微量污染。燃料电池，例如用于卡车发电的燃料电池，需要高纯氢气——微小的杂质可能会损坏敏感的膜。因此传感器会检查氢气是否真正纯净。

激光光谱仪

一种替代将氢气储存在高压容器中或者在零下253摄氏度的低温罐中以液态存储的方法，是使用氨（NH3）作为载体矩阵。这将简化储存和运输。然而，氨是极其有毒的，因此需要快速和可靠地检测泄漏。为远距离检测氨气，Fraunhofer IPM开发了一种激光光谱仪。它能够吸收氨的波长，因此能够立即作出反应并在显示器上显示结果。根据Pannek的说法，专业人员可以手持该紧凑型设备，从距离高达50米之外检查管道或罐体。

“安装在机器人或无人机上，它可以检测工业设施或飞越管道进行检查，”Pannek说。