氫作為一種清潔、高效的二次能源，在現(xiàn)代能源體系中扮演著越來越重要的角色。電解水制氫作為一種低碳、零排放的制氫方法，利用可再生能源產(chǎn)生的“綠電”和純水作為原料，被寄予厚望成為未來綠氫的主要來源。然而，盡管其前景廣闊，目前綠氫在氫氣生產(chǎn)總量中的占比仍然較低，受限于高昂的生產(chǎn)成本，特別是電價和制氫裝備成本。

電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下將水分子解離為氫氣和氧氣。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同，電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解（AWE）、質(zhì)子交換膜（PEM）電解和固體氧化物（SOEC）電解三種。每種技術(shù)都有其獨特的優(yōu)勢和局限性。例如，PEM電解水制氫技術(shù)具有較高的安全性和效率，但成本較高；堿性電解水制氫技術(shù)則因其結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、成本低廉而廣受歡迎，但效率和性能相對較低，且存在環(huán)境污染風(fēng)險；而固體氧化物電解水制氫技術(shù)則具有更高的電化學(xué)性能和效率，但其高溫工作條件和啟動慢的劣勢限制了其應(yīng)用場景。

無論采用哪種制氫方法，生產(chǎn)出的氫氣都需要達到一定的純度標(biāo)準(zhǔn)才能投入使用。電解水制氫產(chǎn)生的氫氣純度通常較高，可達99.9%以上。然而，在電解過程中，由于各種因素的影響，如電解槽缺陷、電極質(zhì)量不均勻或操作條件不合適等，可能會導(dǎo)致產(chǎn)生的氧氣中混入微量氫氣。如果氫氣和氧氣的混合比率超過一定限度，就可能引發(fā)安全事故。

因此，在電解水制氫過程中，對氧氣中微量氫氣的實時監(jiān)測至關(guān)重要。這就需要使用氫氣傳感器來檢測氫氣純度，確保氫氣質(zhì)量達標(biāo)。氫氣傳感器是一種能夠檢測氣體中氫氣濃度的儀表，具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點。

在電解水制氫出口氧中氫含量的檢測中，常用的氫氣傳感器有熱導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體氫氣傳感器、電化學(xué)氫氣傳感器、催化燃氣氫氣傳感器等。

熱導(dǎo)式氣體傳感器的工作原理是通過測量微型機械加熱元件的溫度提升來確定氣體組分。對于各二元氣體混合，升高溫度與加熱功率比取決于氣體混合比。通過精確測量這一比例，可以準(zhǔn)確計算出氫氣在混合氣體中的濃度。

例如，工采網(wǎng)代理的瑞士Neroxis的MTCS2601熱導(dǎo)式氣體傳感器和荷蘭Xensor的XEN-5320高速響應(yīng)熱導(dǎo)式氣體傳感器都是電解水制氫出口氧中氫含量檢測中的優(yōu)選產(chǎn)品。MTCS2601傳感器具有體積小、低功耗、快速響應(yīng)等優(yōu)點，能夠檢測0~100%的氫氣濃度，適用于低真空環(huán)境下的熱導(dǎo)式測量。而XEN-5320傳感器則具有系統(tǒng)啟動時間短、響應(yīng)時間快、測量范圍寬等特點，能夠精確測量100ppm至100%范圍內(nèi)的氫氣濃度，適用于醫(yī)療、研發(fā)和工業(yè)環(huán)境中的氫氣監(jiān)控和泄露檢測。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19774的規(guī)定，電解水制氫設(shè)備配套的氧中氫分析儀的量程范圍應(yīng)為0-2%VOL，且分辨率應(yīng)小于0.01%VOL。這一標(biāo)準(zhǔn)確保了氫氣傳感器在檢測過程中的準(zhǔn)確性和可靠性。

氫氣傳感器在電解水制氫出口氧中氫含量檢測中發(fā)揮著重要作用。通過實時監(jiān)測氧氣中微量氫氣的濃度，可以確保氫氣的純度和安全性，為電解水制氫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供有力保障。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，電解水制氫有望成為未來綠氫生產(chǎn)的主流方法，為氫能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

審核編輯 黃宇