近日，由北京工業(yè)大學(xué)開發(fā)的基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)的氫氣傳感器，為氫氣安全監(jiān)測提供了全新解決方案。該技術(shù)通過高精度激光光譜分析，能夠在復(fù)雜環(huán)境中快速檢測低濃度氫氣泄漏，顯著提升了氫能應(yīng)用的安全性，研究成果已在International Journal of Hydrogen Energy上發(fā)表，為推動清潔能源的廣泛應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

技術(shù)突破與優(yōu)勢

TDLAS技術(shù)在氫氣安全監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用具有革命性意義。該技術(shù)利用特定波長的激光穿透氣體樣品，通過分析吸收光譜實現(xiàn)對氫氣的精準(zhǔn)檢測。相較于傳統(tǒng)氣體傳感器，TDLAS具有以下突出優(yōu)勢：

1.超高靈敏度：能夠在ppm（百萬分之一）級濃度下檢測氫氣，適用于早期泄漏預(yù)警。

2.快速響應(yīng)：檢測時間縮短至毫秒級，滿足實時監(jiān)測需求。

3.抗干擾能力強：對環(huán)境中的其他氣體（如甲烷、水蒸氣）表現(xiàn)出高選擇性，避免誤報。

4.非接觸式檢測：無需直接接觸氣體，適合遠程或危險環(huán)境下的監(jiān)測任務(wù)。

工作原理

TDLAS技術(shù)基于激光在特定波長下被氫氣分子吸收的特性，通過測量光強衰減來確定氫氣濃度。系統(tǒng)采用可調(diào)諧二極管激光器，能夠精確調(diào)整波長以匹配氫氣的吸收譜線。結(jié)合先進的信號處理算法，TDLAS能夠在復(fù)雜背景氣體中實現(xiàn)高選擇性檢測，同時在-20°C至80°C的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性能。

應(yīng)用場景與測試表現(xiàn)

在實際測試中，TDLAS系統(tǒng)被部署于以下場景：

1.工業(yè)氫氣生產(chǎn)設(shè)施：用于檢測制氫和儲氫環(huán)節(jié)中，儲罐和管道的微量泄漏，響應(yīng)速度快。

2.氫燃料電池車輛：集成于車載安全系統(tǒng)中，實時監(jiān)測電池艙內(nèi)氫氣濃度，確保行車安全。

3.無人機遠程監(jiān)測：搭載TDLAS設(shè)備的無人機成功實現(xiàn)對氫氣輸送管道沿線的空中巡檢。

測試結(jié)果表明，TDLAS系統(tǒng)在所有場景中均展現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有商用傳感器的檢測精度和響應(yīng)速度，尤其多氣體混合環(huán)境中表現(xiàn)尤為突出。

未來展望

TDLAS技術(shù)的低成本化和小型化潛力使其有望廣泛應(yīng)用于家庭氫能設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)以及交通運輸領(lǐng)域。該技術(shù)不僅提升了氫能使用的安全性，還增強了公眾對氫能作為清潔能源的信心。未來，研究團隊計劃進一步優(yōu)化系統(tǒng)集成度，開發(fā)便攜式TDLAS設(shè)備，為氫能經(jīng)濟的全面推廣提供技術(shù)保障。