氧化锌气体传感器的制备及甲烷检测特性研究

甲烷(CH4)是电力变压器油纸绝缘中溶解的主要故障特征气体,能有效反映运行变压器油纸绝缘故障.气体传感检测是油中气体在线监测、分析的关键.基于水热法,制备了氧化锌(ZnO)纳米片和纳米球气敏材料及传感元件,基于实验室搭建的微量气体检测平台测试了其对CH4的检测特性.研究表明:基于ZnO纳米片制作的气体传感器比纳米球传感器对CH4表现出更好的气敏性能,对50μL/L CH4的最佳工作温度降低了约60℃,同时对低浓度(1μL/L～20μL/L)CH4表现出较高的线性度和长期稳定性.本研究对研制高性能的ZnO基CH4气体传感器奠定了基础.     

钴掺杂二氧化锡基氢气传感器气敏特性研究

氢气(H2)是溶解在变压器油中的重要故障特征气体,对油中溶解的H2气体浓度进行在线监测能实时有效反映变压器的运行状况.针对传统的二氧化锡基气体传感器检测油中溶解气体存在工作温度较高,气体响应较低的问题,提出一种用金属钴Co掺杂纳米二氧化锡SnO2基传感器检测变压器油中溶解气体的方法,介绍其制备方法研制气体传感器并测试H2气敏特性,同时基于第一性原理对其敏感机理进行了探讨.结果表明:金属Co掺杂SnO2后传感器的最佳工作温度降低至300℃,对50μL/L H2的灵敏度增到12.16,Co掺杂后SnO2的导带负移,在费米能级附近出现了新的掺杂能级,增大了SnO2表面的导电性能,H2吸附在Co-SnO2表面时,价带顶附近区域出现了新的表面态,有利于载流子在价带和导带间的转移,从而改善传感器的气敏性能.     

银掺杂氧化锌基乙炔气体传感器的 检测特性研究

乙炔(C_2H_2)气体是运行电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映变压器的放电故障;气体检测传感器及其检测特性是实现故障气体在线分析的关键。提出一种金属银(Ag)掺杂氧化锌(ZnO)基的纳米传感器,基于实验室微量气体平台研究其对C_2H_2气体的检测特性及气敏机理。结果表明:由于Ag掺杂以后为ZnO表面引入了杂质能级,掺杂后的ZnO纳米传感器表现出比未掺杂更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性。该结果为高性能ZnO基C_2H_2气体传感器的研究提供了新思路。     

CuO-SnO2纳米传感器的H2检测特性研究

氢气(H2)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映电力变压器的高能放电、火花放电或局部放电等电性故障和油局部过热现象.气体传感器技术是油中溶解微量气体在线监测的关键.采用CuO掺杂SnO2纳米传感器研究其对变压器油中溶解气体H2的检测特性,并介绍其制备方法和实验步骤,分析其气敏机理.结果表明:CuO掺杂SnO2后形成了许多p-n结,从而改变了复合SnO2基纳米传感器对H2气体的气敏特性;与纯SnO2气体传感器相比,CuO-SnO2纳米气体传感器对H2表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性.该结果为应用复合气体传感器对变压器油中溶解气体在线监测的研究提供了一种新思路.     

TiO2掺杂石墨烯对SO2气体的气敏特性研究

气体绝缘开关设备(GIS)放电过程中产生的SO2组分,与放电故障类型和严重程度具有密切关系.探究具有优异气敏检测能力的SO2气敏传感器,可为在线监测GIS放电故障提供检测基础.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,首先,优化了不同数量TiO2在石墨烯表面的掺杂结构,获得最优化掺杂结构;其次,让SO2气体分子以不同方式靠近本征石墨烯,计算分析SO2气体分子在TiO2-graphene表面的吸附结构、吸附能和电荷转移;最后,对比分析气体吸附前后体系的总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),探究SO2与TiO2掺杂石墨烯结构之间相互作用机理.研究发现,两个TiO2掺杂具有最优掺杂结构,对单个和双SO2气体分子均具有良好的吸附性能且都为化学吸附.因此,基于TiO2掺杂石墨烯材料的气敏传感器在GIS放电分解组分检测与故障诊断领域具有良好的应用前景.     

多种分层纳米氧化锌传感器C2H2检测特性研究

乙炔(C2H2)气体是运行电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映变压器的放电故障。气体传感器是在线监测油中溶解气体的核心。提出一种不同形貌结构的分层氧化锌(Zn O)纳米传感器,基于实验室平台研究其对变压器油中溶解气体C2H2的检测特性及气敏机理。结果表明:由于比表面积的提高,花状Zn O纳米传感器比棒状和颗粒状Zn O纳米传感器表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性。该结果为高性能C2H2Zn O传感器的研究提供了的新思路。