一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器的制作方法

本实用新型涉及氢气传感器的技术领域，更具体地说，涉及一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器。

背景技术：

目前氢气检测方法有以下几种：

(1)半导体式传感器：通过半导体材质在接触氢气前后电阻的变化来进行检测，优点是响应速度快；缺点是只能进行百分比以上浓度的氢气检测，并且半导体元件长期工作在高温下易出现熔断等故障；同时抗震性差，并且会存在有机硅中毒的现象；

(2)催化燃烧式传感器：通过将检测元件加热到几百度的高温，使得氢气在上面发生燃烧反应，检测产生的电流大小，优缺点与半导体式传感器基本相同；

(3)电化学式传感器：以英国城市技术公司的相应产品为代表，通过定电位电解法来进行氢气的检测，优点是可以检测到PPM级的氢气含量，缺点是无法提供突发情况下的快速诊断，而且不适用于高温高湿、低温低湿等极端环境，寿命较短，尤其是在恶劣环境下寿命更是有限；

(4)燃料电池式传感器：以GE公司和英国DART公司为典型代表，通过微型燃料电池来实现气体的检测，前者生产的传感器具有寿命长，可以适用于极端环境下等突出优势，但是在获取上述优势的同时牺牲了传感器的检测速度，所以不适合于瞬间可能积聚起高浓度氢气的场所；后者所生产的传感器响应速度较快，但是也无法适合于严苛环境下；

(5)薄膜电容法式传感器：以H2Scan公司的相应产品为典型代表，具有响应迅速，可适用于恶劣环境下，使用寿命长等突出优势，但是这类传感器无法进行低浓度氢气的检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，解决了现有技术中的氢气传感器不能在严苛条件下快速检测低浓度氢气的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，包括壳体，在所述壳体内安装有气体检测单元，所述气体检测单元包括电解质层以及与所述电解质层结合成一体的工作电极、对电极和参比电极，所述壳体内朝向所述工作电极的一侧安装有气体扩散膜，所述气体扩散膜与所述工作电极之间通过密封件密封形成用于氢气在所述工作电极上发生反应的工作电极反应气室，所述气体扩散膜为无孔结构的气体扩散膜，所述电解质层为固态电解质层或半固态电解质层。

在本实用新型的氢气传感器中，所述工作电极与所述气体扩散膜相对的两侧之间的距离为0.01mm-100mm。

在本实用新型的氢气传感器中，所述气体扩散膜的厚度为0.001mm-0.1mm。

在本实用新型的氢气传感器中，所述气体扩散膜是由聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯-全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶、氟化硅橡胶中的任意一种或几种形成的混合物制成的气体扩散膜。

在本实用新型的氢气传感器中，所述壳体包括具有开口的主体和盖设在所述主体的开口处的盖体，所述盖体的侧壁上设置有密封圈，所述壳体的开口处的内壁形成有与所述密封圈相匹配的凹口。

在本实用新型的氢气传感器中，所述密封圈是由氟橡胶或硅橡胶制成的密封圈。

在本实用新型的氢气传感器中，所述密封件为密封垫片。

在本实用新型的氢气传感器中，所述密封垫片是由氟橡胶或硅橡胶制成的密封垫片。

在本实用新型的氢气传感器中，所述工作电极位于所述电解质层的一侧，所述对电极和参比电极位于所述电解质层的另一侧且所述对电极和参比电极在所述电解质层的另一侧并列设置。

在本实用新型的氢气传感器中，所述对电极的下方形成有用于储氧的储氧空间，所述储氧空间的体积为0.1-100ml。

实施本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器，具有以下有益效果：本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器具有非常快速的响应，可以应对在瞬间积聚氢气的场所的安全监测，在严苛环境下可以快速精准的检测低浓度的氢气，广泛适用于车辆、发电厂、核电等领域的氢气监测。

附图说明

图1为本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器的结构示意图；

图2为本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器与现有技术中的氢气传感器的响应时间的对比曲线图；

图3为本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器与现有技术中的氢气传感器在极端条件下性能对比的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器的结构及工作原理作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，用于快速检测低浓度氢气的氢气传感器包括壳体1，壳体1包括具有开口的主体11和盖设在主体11的开口处的盖体12，盖体12的侧壁上设置有密封圈13，壳体1的开口处的内壁形成有与密封圈13相匹配的凹口14，密封圈13是由氟橡胶或硅橡胶制成的密封圈。当氢气传感器需要应用于电厂、核电等对氢气传感器的屏蔽性有要求的场所时可以采用铜、铝、不锈钢等具有屏蔽性能的壳体1；当需要应用于一般工业场所、车辆以及手持式仪表中时可以采用PP、ABS、PC、PTFE、POM等材质的壳体1，以降低整个氢气传感器的成本。

在壳体1内安装有气体检测单元2，气体检测单元2包括电解质层21以及与电解质层21结合成一体的工作电极22、对电极23和参比电极24，其中工作电极22位于电解质层21的一侧，对电极23和参比电极24位于电解质层21的另一侧且对电极23和参比电极24在电解质层21的另一侧并列设置。在壳体1远离开口处的一端的外部设置有用于与PCB板对接的第一插针15、第二插针16和第三插针17，工作电极22通过工作电极引线25与第一插针15电连接，对电极23通过对电极引线26与第二插针16电连接，参比电极24通过参比电极引线27与第三插针17电连接。整个氢气传感器通过第一插针15、第二插针16、第三插针17固定在PCB板上。工作电极22是待测气体发生电化学反应的场所，对电极23是环境中的氧气发生电化学反应的场所，参比电极24起稳定电势零点的作用，电解质层21起传递质子的作用，工作电极22、对电极23和参比电极24必须分别与电解质层21充分接触才能保持系统传质的通畅性以及反应性能。在该气体检测单元内形成两个通路，包括反应通路和输出通路，其中的反应通路由工作电极22和对电极23组成，在工作电极22上发生化学反应的待测气体(即氢气)和在对电极23上发生化学反应的氧气一起构成了一个完整的化学反应，使得反应可以持续进行下去；输出通路由工作电极22和参比电极24组成，由于在长期反应过程中对电极23会出现漂移、极化等现象，此时如果输出工作电极22相对对电极23的电势差的话会造成整个氢气传感器的漂移，所以引入参比电极24，将参比电极24的电势稳定在一个固定值，通常这个电势设在待测气体在工作电极22上发生化学反应时的激发电势，这样可以最大限度的提高工作电极22的检测能力。在化学反应持续发生的过程中，输出的是工作电极22相对于参比电极24的电势差，这样就可以避免由于对电极23极化对整个氢气传感器的影响。

在壳体1内朝向工作电极22的一侧安装有气体扩散膜3，具体地，在壳体1的盖体12朝向工作电极22的一侧安装气体扩散膜3。气体扩散膜3与工作电极22之间通过密封件4密封形成用于氢气在工作电极22上发生反应的工作电极反应气室5，密封件4优选为密封垫片，密封垫片的厚度优选为0.01-10mm。在其它实施例中也可以为密封油，其中密封垫片可以采用氟橡胶材质和硅橡胶材质，优选氟橡胶材质。工作电极22靠近气体扩散膜3设置，工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为0.01mm-100mm；优选地，工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为0.1mm-50mm。气体扩散膜3为无孔结构的气体扩散膜，气体扩散膜3的厚度为0.001mm-0.1mm；优选地，气体扩散膜3的厚度为0.01mm-0.05mm。气体扩散膜3是由聚四氟乙烯、聚过氟乙烯、聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯-全氟丙乙烯醚共聚物、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、硅橡胶、氟化硅橡胶中的任意一种或几种形成的混合物制成的气体扩散膜。

传感器的响应速度表示的是传感器接触到待测气体后输出达到平衡的能力。对于一个传感器而言，其输出达到平衡不是因为化学反应停止了，而是因为待测气体从外界环境中进入到传感器内部的速度和其在工作电极处消耗的速度相等。传统的电化学氢气传感器上的扩散膜通常采用具有憎水性能的多孔膜，该膜是多孔的，而且传统的电化学氢气传感器内的气体检测单元的对电极、参比电极和工作电极在多孔的扩散膜的下方由上至下依次设计，因此工作电极与扩散膜之间的距离较大，进而防止电解质渗出时粘在扩散膜上导致扩散膜失效。扩散膜的憎水性能可以保证传感器不受外界水滴粘附等极端情况的影响；扩散膜上的多孔性可以保证尽可能多的气体分子畅通无阻的进入到传感器内部，从而提高了传感器的检测准确性；但是由于有众多的气体分子可以进入到传感器内部而气体检测单元的反应能力有限就会造成众多分子在气体检测单元处排队发生化学反应的现象，同时由于扩散膜与工作电极之间距离较大，这就无疑延长了传感器的响应时间。在本实用新型中采用无孔的气体扩散膜3，想要通过这层气体扩散膜3的气体分子必须通过溶解-脱附的过程来实现，也就是气体分子先溶解在气体扩散膜3里再在膜两侧气体浓度差的作用下在膜的另一侧脱附出来，这样就可以极大的控制可以进入氢气传感器内部的气体分子的数量，避免出现气体在气体检测单元2排队的现象。另外气体扩散膜3尽可能的贴近工作电极22，使得进入氢气传感器内部的气体分子立刻在工作电极22发生化学反应；另外，气体扩散膜3和工作电极22之间设置了密封件4，形成了工作电极反应气室5，保证了进入氢气传感器内部的气体分子只能到达工作电极22而无法到达对电极23和参比电极24，保证了整个氢气传感器检测快速、准确的稳定性。通过使用无孔的气体扩散膜3和尽可能小的工作电极反应气室5设计使得氢气传感器具有非常快速的响应，可以应对在瞬间积聚氢气的场所的安全监测。

其中，工作电极22上的活性成分可以是金(Au)、铑(Rh)、铂(Pt)、钌(Ru)、钯(Pd)、铱(Ir)、银(Ag)中的一种金属或几种金属的混合物，也可以是担载于导电碳颗粒上的上述金属或金属混合物，即上述金属或金属混合物担载于导电碳颗粒上，其中的导电碳颗粒可以是碳黑、碳纳米管或活性碳中的一种或几种的组合，优选采用担载于导电碳颗粒上的金属或金属混合物。工作电极22优选使用多孔气体扩散电极，多孔气体扩散电极上的纳米微孔以及担载有金属催化剂的形状不规则的导电碳颗粒之间形成的空隙以及导电碳颗粒本身的空隙都为氢气提供了良好的传导途径，使得氢气可以快速到达工作电极22的内外层以使所有活性成分都能发挥作用。

在对电极23的下方形成有用于储氧的储氧空间6，所述储氧空间6的体积为0.1-100ml，优选为1-50ml，更优选为10-30ml。由于氧气在整个化学反应过程中起着不可或缺的作用，所以氢气传感器在使用过程中必须保证充足的氧气供应，传统电化学氢气传感器由于没有针对氧气供应问题进行相应预防工作导致由于缺氧而反应暂停现象。GE公司在其产品中增设了氧气扩散通道，在氢气传感器对电极一面的壳体上增加氧气扩散孔来保证氧气的供应，但是这样的设计只适合于应用在仅工作电极可以接触到待测气体的情况，否则会出现待测气体通过氧气扩散孔进入氢气传感器内部到达对电极及参比电极的现象，从而导致整个传感器失效。因此，在本实施例中，增加了对电极23下方形成的储氧空间6，使得在氢气传感器安装过程中就有足够多的氧气存储在储氧空间6内，通过这样的设计使得氢气传感器可以应用于任何场所中而无需担心缺氧的问题。

在一实施例中，电解质层21为固态电解质层，固态电解质层为酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氯苯乙烯磺酸型膜或全氟磺酸型膜制备的固态电解质层。工作电极22、对电极23和参比电极24可以通过沉积、热压、浸渍、刻蚀等化学方法牢固的固定在电解质层21上。

传统电化学氢气传感器采用液体电解质来进行质子传递，这样设计遇到震动比较强的情况，液体电解质会飞溅出来损失掉，从而导致氢气传感器出现传质不足而故障的现象。同时由于传统电化学氢气传感器采用多孔的扩散膜，导致氢气传感器在高温、高湿、低温、低湿等极端环境下会出现漏夜和干涸等恶性事故。现有技术中，如GE公司，为解决上述问题在氢气传感器内部设置控湿单元，内部填充具有特定湿度的无机盐过饱和溶液，并在控湿单元上设置多孔交换膜，使得控湿单元可以通过多孔交换膜调节氢气传感器内部的湿度。这样的设计会增加氢气传感器的体积，只有体积足够大的控湿单元才能实现有效控制氢气传感器内部湿度的作用，同时控湿单元存在内部液体泄漏的隐患以及由于环境湿度过大导致控湿单元吸水过多而出现溢出的现象或者由于环境湿度太低而出现控湿单元干涸的现象，这些都会使得控湿单元乃至整个氢气传感器失效。而在本实施例中，通过采用固态电解质层，结合无孔的气体扩散膜3的技术来实现氢气传感器内部湿度的稳定，保证了氢气传感器可以稳定的应用于各种极端环境下。由于固态电解质层本身是固体，并且在10％～90％的湿度范围内都具有稳定可靠的传质性能，使得氢气传感器免受外界环境变化的影响，从根本上保证了氢气传感器可以应用于极端恶劣条件下。为了更好的保证氢气传感器的性能，严格控制氢气传感器组装过程中的环境湿度，优选采用70％RH以上的环境进行氢气传感器的组装，保证封存在氢气传感器内部的初始湿度为50％RH-90％RH。当氢气传感器被应用于低于10％环境湿度的条件下时，氢气传感器内部的预存初始湿度会保证电解质的传质能力，而且由于氢气传感器所用的气体扩散膜3为无孔，并且具有憎水性能的膜，避免了氢气传感器内部预存的初始湿度的损失。

在另一实施例中，电解质层21为半固态电解质层，半固态电解质层包括多孔基材，在多孔基材的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，多孔基材的微孔的孔隙为1nm-10000nm；优选地，多孔基材的微孔的孔隙为10nm-350nm；更优选地，多孔基材的微孔的孔隙为30nm-120nm。多孔基材可以为多孔陶瓷板、多孔PTFE板或多孔e-PTFE板等，该多孔基材具有良好的结构稳定性、支撑力、抗腐蚀性以及丰富的微孔。其中e-PTFE是指以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔材料。

毛细胶体包括纳米多孔颗粒和吸附在纳米多孔颗粒上的酸性电解液，纳米多孔颗粒与酸性电解液的体积比为0.1-1.2；优选地，纳米多孔颗粒与酸性电解液的体积比为0.3-1；更优选地，纳米多孔颗粒与酸性电解液的体积比为0.5-0.75。纳米多孔颗粒的粒径为1nm-50nm；优选地，纳米多孔颗粒的粒径为5nm-10nm。纳米多孔颗粒的比表面积为300平方米/克-2000平方米/克；优选地，纳米多孔颗粒的比表面积为1200平方米/克-1500平方米/克。纳米多孔颗粒是具有丰富微孔以及较大比表面积的纳米多孔颗粒，可以为二氧化硅颗粒、陶瓷颗粒、膨体聚四氟乙烯颗粒(e-PTFE颗粒)中的任意一种或几种的混合物；酸性电解液可以为硫酸、硝酸、磷酸、苯磺酸、苯甲酸中的任意一种或几种的混合液。

在制备过程中，首先把酸性电解液与纳米多孔颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔基材与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔基材的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔基材的支撑骨架牢固的结合为一体。利用多孔基材的支撑骨架结构、分子间作用力以及微孔所形成的毛细现象来锁湿，即使将氢气传感器应用于存在较强震动的场合毛细胶体也可以牢固的固定在多孔基材的支撑骨架的微孔里，既保证了电极与电解质层的接触又可以防止因震动或环境湿度变化引起的电解液泄漏现象，使得氢气传感器在震动的极端条件下也可以稳定检测。

下面通过具体实施例对部分结构和组成进行说明，其它未说明的则与前述所说明的结构和组成相同。

实施例1：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯-全氟丙乙烯醚共聚物制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为10mm，气体扩散膜3的厚度为0.05mm，储氧空间的体积为20ml。电解质层21为固态电解质层，该固态电解质层是由酚醛树脂磺酸型膜制成的固态电解质层，工作电极22、对电极23和参比电极24通过沉积牢固的固定在电解质层21上。如图2所示，本实施例中的氢气传感器响应时间仅13s，响应电压在180mV以上；而现有技术的city7HYE响应时间93s，响应电压大概在140mV，由此可见本实施例中的氢气传感器的响应时间非常短，响应电压高，故检测结果快速准确可靠。如图3所示，在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测，而现有技术中的city7HYE氢气传感器基本不响应导致失效。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例2：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为50mm，气体扩散膜3的厚度为0.1mm，储氧空间的体积为30ml。电解质层21为固态电解质层，该固态电解质层是由聚苯乙烯磺酸型膜制成的固态电解质层，工作电极22、对电极23和参比电极24通过沉积牢固的固定在电解质层21上。本实施例中的氢气传感器响应时间15s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例3：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为0.1mm，气体扩散膜3的厚度为0.005mm，储氧空间的体积为10ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为30nm-120nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为0.5，二氧化硅颗粒的粒径为5nm-10nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为1300平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间14s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例4：

气体扩散膜3是由聚酰亚胺制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为0.01mm，气体扩散膜3的厚度为0.05mm，储氧空间的体积为1ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔PTFE板，多孔PTFE板的微孔的孔隙为10nm-150nm，在多孔PTFE板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括陶瓷颗粒，在陶瓷颗粒上吸附硝酸，陶瓷颗粒与硝酸的体积比为0.75，陶瓷颗粒的粒径为5nm-30nm，陶瓷颗粒的比表面积约为1200平方米/克。首先把硝酸与陶瓷颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔PTFE板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔PTFE板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔PTFE板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间17s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例5：

气体扩散膜3是由聚过氟乙烯制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为100mm，气体扩散膜3的厚度为0.01mm，储氧空间的体积为50ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔e-PTFE板，多孔e-PTFE板的微孔的孔隙为1nm-100nm，在多孔e-PTFE板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括e-PTFE颗粒，在e-PTFE颗粒上吸附磷酸，e-PTFE颗粒与磷酸的体积比为0.1，e-PTFE颗粒的粒径为1nm-10nm，e-PTFE颗粒的比表面积约为2000平方米/克。首先把磷酸与e-PTFE颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔e-PTFE板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔e-PTFE板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔e-PTFE板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间16s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例6：

气体扩散膜3是由硅橡胶制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为100mm，气体扩散膜3的厚度为0.001mm，储氧空间的体积为100ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为200nm-350nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为0.1，二氧化硅颗粒的粒径为10nm-50nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为1500平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间15s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例7：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为0.01mm，气体扩散膜3的厚度为0.01mm，储氧空间的体积为0.1ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为350nm-1000nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为0.1，二氧化硅颗粒的粒径为40nm-50nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为300平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间18s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例8：

气体扩散膜3是由聚乙烯-四氟乙烯共聚物制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为2mm，气体扩散膜3的厚度为0.1mm，储氧空间的体积为5ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为1000nm-10000nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为0.3，二氧化硅颗粒的粒径为10nm-30nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为1000平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间17s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例9：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为2mm，气体扩散膜3的厚度为0.1mm，储氧空间的体积为5ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为30nm-120nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为1，二氧化硅颗粒的粒径为5nm-10nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为1300平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间18s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

实施例10：

气体扩散膜3是由聚四氟乙烯制成的。工作电极22与气体扩散膜3相对的两侧之间的距离为2mm，气体扩散膜3的厚度为0.1mm，储氧空间的体积为5ml。电解质层21为半固态电解质层，该半固态电解质层包括多孔陶瓷板，多孔陶瓷板的微孔的孔隙为30nm-120nm，在多孔陶瓷板的微孔内填充有用于传质的半流动性的毛细胶体。其中，毛细胶体包括二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒上吸附硫酸，二氧化硅颗粒与硫酸的体积比为1.2，二氧化硅颗粒的粒径为5nm-10nm，二氧化硅颗粒的比表面积约为1300平方米/克。首先把硫酸与二氧化硅颗粒混合成具有半流动性的胶体状的毛细胶体，再把多孔陶瓷板与具有半流动性的毛细胶体结合在一起，让半流动性的毛细胶体完全填满作为支撑骨架的多孔陶瓷板的微孔，并通过范德华力等分子间作用力与多孔陶瓷板的支撑骨架牢固的结合为一体。本实施例中的氢气传感器响应时间16s，响应电压在180mV以上，检测结果快速准确可靠。在极端条件下，高温60℃，高湿90％RH，本实施例中的氢气传感器响应时间小于20s，响应电压仍然保持在180mV以上，因此依然保持有效的状态，可以快速准确的进行检测。且本实施例中的氢气传感器进行震动实验前后的性能测试，经过震动后本实施例中的氢气传感器测试性能基本不变。

应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。