本發(fā)明涉及氣體預(yù)警裝置,特別是涉及一種氫氣預(yù)警裝置。
背景技術(shù):
氫氣是世界上已知的最輕的氣體,且氫氣具有可燃性及還原性,從而在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)及航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而,氫氣擴(kuò)散速度較快,在高溫高壓的環(huán)境下,氫氣甚至可以穿透很厚的鋼板。氫氣在空氣中含量為4%~75%時(shí),遇明火即爆炸,所以在采礦、采煤等行業(yè)需時(shí)刻檢測空氣中的氫氣含量。
目前常用的感應(yīng)電阻主要由金屬氧化物半導(dǎo)體制備,如sno2,zno等,這類材料敏感度較低,響應(yīng)時(shí)間較長。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于此,有必要提供一種方便快捷的氫氣警報(bào)裝置。
一種氫氣檢測裝置,其特征在于包括氫氣感應(yīng)電阻、定值電阻、控制電路、供電電源、加熱板、警報(bào)器、繼電器、外殼及開關(guān)按鈕。
更進(jìn)一步的,所述感應(yīng)電阻是由鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料制成,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。
更進(jìn)一步,所述控制電路用于控制警報(bào)裝置。
更進(jìn)一步,所述供電電源用于給控制電路提供電源,所述供電電源為直流電源或交流電源中的一種。
更進(jìn)一步,所述加熱板為電熱陶瓷片,用于烘烤感應(yīng)電阻,以使電阻處于干燥環(huán)境,所述加熱板的溫度范圍為60~100攝氏度。
更進(jìn)一步,所述警報(bào)器包括警示燈、蜂鳴器中的一種或其組合。
更進(jìn)一步,所述警報(bào)器可以安裝在裝置外殼上,也可以通過電線延長到裝置外殼以外的任意位置,以便監(jiān)控。
更進(jìn)一步,所述繼電器用于控制警報(bào)器。
更進(jìn)一步,所述開關(guān)按鈕用于控制警報(bào)裝置。
所述感應(yīng)電阻的材料為鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。上述感應(yīng)電阻中含有鈀,且鈀吸附氫氣后會(huì)引起電導(dǎo)率的變化,從而可以將感應(yīng)電阻應(yīng)用于傳感器中以檢測氫氣的濃度。
所述感應(yīng)電阻的制備方法,包括如下步驟:
將氧化石墨及硝酸鈀加入水中,超聲分散形成懸浮液;
將所述懸浮液在40℃~60℃下烘干,得到負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯;
在保護(hù)氣體氣氛往反應(yīng)室通氣30min~60min,然后將所述負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯以2~10℃/s的速度升溫至500℃~700℃,并保持30min~60min,并同時(shí)啟動(dòng)微波照射,功率為50~200w,冷卻后得到鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料;
將所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料經(jīng)研磨、壓制成柱狀或方狀,并在柱子兩端接上導(dǎo)線,即得到所述感應(yīng)電阻,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氧化石墨與硝酸鈀的質(zhì)量比為15~50:1。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氧化石墨與水的固液比為1~5g:1l。
上述感應(yīng)電阻中含有鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料,且鈀吸附氫氣后會(huì)引起電導(dǎo)率的變化,從而可以將感應(yīng)電阻應(yīng)用于傳感器中以檢測氫氣的濃度;由于石墨烯為片層結(jié)構(gòu),鈀均勻的分散在石墨烯與氧化石墨的片層之間,從而使得感應(yīng)電阻的靈敏度較高;
本發(fā)明的有益效果是:裝置結(jié)構(gòu)簡單,原料及生產(chǎn)成本低,通過繼電器來控制警報(bào)器不會(huì)引發(fā)安全問題,可在氫氣環(huán)境下使用。
附圖說明
圖1為一實(shí)施方式的警報(bào)裝置示意圖。
圖2為一實(shí)施方式中的控制電路圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn),因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
一種氫氣檢測裝置,其特征在于包括氫氣感應(yīng)電阻、定值電阻、控制電路、供電電源、加熱板、警報(bào)器、繼電器、外殼及開關(guān)按鈕。如圖1所示,所述外殼100開有透氣孔110,所述開關(guān)按鍵300安裝在外殼一側(cè),所述警報(bào)器200通過電線引出來,不安裝在外殼上,所述控制電路布置在外殼內(nèi)部。如圖2所示為控制電路布線結(jié)構(gòu)示意圖,其中r1、r2、r3、r4、r5為定值電阻,rh2為氫氣感應(yīng)電阻,h為電熱板,l為警示燈,ka為電磁繼電器,e為供電電源,k為開關(guān)。電磁繼電器與警示燈相連,用于控制警示燈,當(dāng)感應(yīng)電阻吸附氫氣導(dǎo)致電阻改變,從而使電橋電路失去平衡,當(dāng)電壓達(dá)到繼電器工作電壓時(shí),接通繼電器與警示燈支路,從而發(fā)出警報(bào)。
更進(jìn)一步的,所述感應(yīng)電阻是由鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料制成,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。
更進(jìn)一步,所述控制電路用于控制檢測裝置。
更進(jìn)一步,所述供電電源用于給控制電路提供電源,所述供電電源為直流電源或交流電源中的一種。
更進(jìn)一步,所述加熱板為電熱陶瓷片,安裝在感應(yīng)電阻下面,用于烘烤感應(yīng)電阻,以使電阻處于干燥環(huán)境,所述加熱板的溫度范圍為60~100攝氏度。
更進(jìn)一步,所述警報(bào)器包括警示燈、蜂鳴器中的一種或其組合。
更進(jìn)一步,所述警報(bào)器可以安裝在裝置外殼上,也可以通過電線延長到裝置外殼以外的任意位置,以便監(jiān)控。
更進(jìn)一步,所述繼電器用于控制警報(bào)器。
更進(jìn)一步,所述開關(guān)按鈕用于控制檢測裝置。
所述感應(yīng)電阻的材料為鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。上述感應(yīng)電阻中含有鈀,且鈀吸附氫氣后會(huì)引起電導(dǎo)率的變化,從而可以將感應(yīng)電阻應(yīng)用于傳感器中以檢測氫氣的濃度。
所述感應(yīng)電阻的制備方法,包括如下步驟:
將氧化石墨及硝酸鈀加入水中,超聲分散形成懸浮液;
將所述懸浮液在40℃~60℃下烘干,得到負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯;
在保護(hù)氣體氣氛往反應(yīng)室通氣30min~60min,然后將所述負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯以2~10℃/s的速度升溫至500℃~700℃,并保持30min~60min,并同時(shí)啟動(dòng)微波照射,功率為50~200w,冷卻后得到鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料;
將所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料經(jīng)研磨、壓制成柱狀或方狀,并在柱子兩端接上導(dǎo)線,即得到所述感應(yīng)電阻,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:5~30:10~100。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氧化石墨與硝酸鈀的質(zhì)量比為15~50:1。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述氧化石墨與水的固液比為1~5g:1l。
以下結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
一種氫氣檢測裝置,其特征在于包括氫氣感應(yīng)電阻、定值電阻、控制電路、供電電源、加熱板、警報(bào)器、繼電器、外殼及開關(guān)按鈕。如圖1所示,所述外殼100開有透氣孔110,所述開關(guān)按鍵300安裝在外殼一側(cè),所述警報(bào)器200通過電線引出來,不安裝在外殼上,所述控制電路布置在外殼內(nèi)部。如圖2所示為控制電路布線結(jié)構(gòu)示意圖,其中r1、r2、r3、r4、r5為定值電阻,rh2為氫氣感應(yīng)電阻,h為電熱板,l為警示燈,ka為電磁繼電器,e為供電電源,k為開關(guān)。電磁繼電器與警示燈相連,用于控制警示燈,當(dāng)感應(yīng)電阻吸附氫氣導(dǎo)致電阻改變,從而使電橋電路失去平衡,當(dāng)電壓達(dá)到繼電器工作電壓時(shí),接通繼電器與警示燈支路,從而發(fā)出警報(bào)。
所述感應(yīng)電阻是由鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料制成,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:10:70。
所述控制電路用于控制警報(bào)裝置。
所述供電電源用于給控制電路提供電源,所述供電電源為22v交流電源。
所述加熱板為電熱陶瓷片,安裝在感應(yīng)電阻下面,用于烘烤感應(yīng)電阻,以使電阻處于干燥環(huán)境,所述加熱板的溫度范圍為80攝氏度。
所述警報(bào)器包括警示燈,并通過電線延長到裝置外殼以外的任意位置,以便監(jiān)控。
所述繼電器用于控制警報(bào)器。
所述開關(guān)按鈕用于控制檢測裝置。
所述感應(yīng)電阻的制備方法,包括如下步驟:
將氧化石墨及硝酸鈀加入水中,超聲分散形成懸浮液;
將所述懸浮液在60℃下烘干,得到負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯;
在保護(hù)氣體氣氛往反應(yīng)室通氣40min,然后將所述負(fù)載有硝酸鈀的氧化石墨烯以5℃/s的速度升溫至550℃,并同時(shí)啟動(dòng)微波照射,功率為80w,并保持50min,冷卻后得到鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料;
將所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料經(jīng)研磨、壓制成柱狀,并在柱子兩端接上導(dǎo)線,即得到所述感應(yīng)電阻,所述鈀-石墨烯-氧化石墨復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:10:70。
所述氧化石墨與硝酸鈀的質(zhì)量比為40:1。
所述氧化石墨與水的固液比為2g:1l。
以此方法制得的感應(yīng)電阻,經(jīng)測試,其阻值為18.283kω,當(dāng)吸附4%氫氣時(shí),其阻值為83.711kω,故設(shè)置r1=r2=r3=rh2=18.283kω,此時(shí)電橋電路處于平衡狀態(tài),電磁繼電器ka不工作,警示燈未發(fā)出警報(bào)信號。當(dāng)環(huán)境氫氣濃度上升到4%時(shí),感應(yīng)電阻的阻值上升到83.711kω,電橋電路失去平衡,此時(shí)電磁繼電器接通,同時(shí)警示燈亮,發(fā)出警報(bào)信號,告知環(huán)境氫氣濃度達(dá)到4%。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此,本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。