GFG如何为工业环境选择合适的氢气传感器？

在工业环境中，氢气既是重要的能源与原料，也是潜在的安全隐患。其无色、无味、易燃易爆的特性，使得可靠的气体检测系统成为安全生产的关键环节。

一、明确检测目标与场景

在选择传感器前，必须先明确以下几个核心问题：

关键问题 说明

检测目的是什么？ 泄漏预警？环境浓度监测？过程控制？安全防护？

氢气浓度范围是多少？ 微量泄漏（ppm级）还是可燃浓度（%LEL级）？

环境条件如何？ 是否有氧气？温湿度范围？是否存在干扰气体（如CO、H₂S等）？

是否需要防爆认证？ 是否属于爆炸危险区域（如ATEX/IECEx Zone 0/1/2）？

安装形式是什么？ 固定式在线监测还是便携式巡检？

二、理解主流传感器技术及其适用性

1. 催化燃烧式（Catalytic LEL）传感器

原理：氢气在催化剂表面氧化燃烧，引起电阻变化，输出与浓度成比例的信号。

优点：

测量范围通常为0-100% LEL，适用于可燃气体泄漏预警。

对氢气响应灵敏度高。

限制：

需氧气参与，无法用于无氧或低氧环境。

可能受硅化物、硫化物中毒影响。

一般不具气体特异性，需注意校准气体选择（若环境中存在多种可燃气体）。

适用场景：炼油厂、化工厂、发电站等有氧环境下的氢气泄漏监测。

2. 电化学（Electrochemical，EC）传感器

原理：氢气在电极发生氧化还原反应，产生与浓度成正比的电流信号。

优点：

气体特异性强，通常只对氢气响应。

可在无氧环境中工作。

测量范围灵活，可从ppm到百分比浓度。

功耗低，适合便携设备。

限制：

寿命受电解质影响，通常为2-3年。

极端温度或湿度可能影响性能。

适用场景：电池充放氢区域、化工合成过程、燃料电池系统、密闭空间巡检等需精确测量氢气浓度的场合。

3. 红外（IR）传感器

重要提示：氢气为对称双原子分子，不吸收红外光，因此红外LEL传感器无法检测氢气。若使用多气体检测仪且需监测氢气，必须搭配电化学传感器。

三、关键选型注意事项

校准与标定

若使用催化LEL传感器校准为氢气，需注意其对不同可燃气体的响应差异，合理设置报警值。

电化学传感器建议定期用标准气体校准，确保准确性。

环境适应性

高温、高湿、高粉尘环境应选择相应防护等级（IP评级）的变送器。

存在腐蚀性气体的场合，需确认传感器材质耐受性。

系统集成与报警

固定式系统应考虑信号输出（4-20mA、Modbus等）与中央控制室的集成。

报警值应依据《GB 50493—2019 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》等规范设置，通常一级报警≤25%LEL，二级报警≤50%LEL。

炼油、化工等传统有氧环境：优先考虑催化LEL传感器，搭配合理校准与报警策略。

氢能、电池、密闭工艺等新型应用：推荐使用电化学传感器，实现精准、可靠的氢气监测。

复合气体监测需求：选择多传感器仪器，避免依赖红外LEL检测氢气。

法规与安全第一：始终遵循当地安全法规与行业标准，必要时进行风险评估与第三方认证。