目前世界各國都在積極制定并實施清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略，在這場能源發(fā)展的戰(zhàn)略競爭中，除節(jié)能減排外，最重要的是能源結構的調整 。在能源結構轉型過程中，氫能被視為 21 世紀極具發(fā)展前景的二次能源，這不僅是因為其具有持續(xù)再生性，更因為與傳統(tǒng)燃料相比，氫在燃燒時只產生水，不產生其他污染物和溫室氣體，并且具有更高的質量能量密度，可以在同樣體積下存儲更多的能量，同時還可與多種綠色能源如太陽能、風能等相互結合，表現出高的適應性。因此，建設以氫能技術為中心的能源技術體系是加快全球能源轉型和早日實現全球“碳中和”目標的關鍵。

氫氣作為一種清潔、高效、可再生的綠色能源,既能應對能源短缺和氣候變化問題,也能廣泛應用于能源儲存、交通運輸、工業(yè)生產等領域。但氫氣在制取、儲運及使用過程中存在著嚴峻的挑戰(zhàn)，氫氣易燃易爆、無色無味,一旦出現泄漏后擴散開來,很容易引發(fā)火災、爆炸等風險事件,造成巨大的人員、財產損失。因此,做好氫氣泄漏和火焰監(jiān)測尤為重要。

氫氣安全挑戰(zhàn)

與其他氣體相比，氫氣不會帶來新的重大風險。 但在人工參與從生產到使用的涉氫場所的任務時就會發(fā)生問題。 盡管不同的應用面臨的挑戰(zhàn)有所不同，但安全是個普遍問題。 以下是一些風險因素：

1.爆炸

與真正的**不同，純氫不會爆炸。 但是當氫氣和空氣接觸時，就會產生危險。 因為氫氣要引起爆炸，需要有氧的參與。 如果發(fā)生氫氣泄漏，即使是衣服上的靜電火花也足以引發(fā)爆炸。

2.泄漏

由于分子小，粘度低，所以氫氣比密度大的氣體更容易從管道和其他結構體中泄漏。 實際上，當在足夠高的壓力下從管道中泄漏時，氫氣甚至可以自燃。 除了按照“HG_T22821-2025 氫氣管道設計規(guī)范”規(guī)范設計管道，定期檢測接頭處和管道沿線是否存在泄漏點也必不可少。 使用氫氣傳感器可以增加一重安全保障。

3.滲透性

氫氣很容易滲透到材料中，在某些情況下會使材料變脆。 因此，儲罐通常采用不銹鋼和復合材料。

4.一氧化碳報警

一氧化碳（CO）傳感器對氫氣交叉敏感。 如果在可能接觸氫氣的地方附近使用，一氧化碳傳感器應獲得氫氣補償，從而將交叉靈敏度和誤報降至很低水平。

5.氣穴

像氨和甲烷一樣，氫氣的密度低于空氣，泄漏時會在室內天花板下方形成氣穴。 即使天花板下積累的氫氣達到了危險值，地面上也感知不到氫氣的存在。 當氫氣和甲烷混合時，氫氣會在甲烷上方形成氣穴。 因此，氫氣檢測儀通常放置在氣層上方，而甲烷檢測儀放置在氣層下方。

6.無色無味

氫氣無色無味，所以人類無法察覺。 對于甲烷，這個問題可以通過添加氣味物質來解決，而關于該方法是否也適用于氫氣，仍在研究中。 因此，目前必須借助氫氣傳感器。

7.看不見的火焰

氫氣燃燒時的火焰非常蒼白，在白天看不見。 因為它釋放的紅外線輻射極少，所以人類無法感知到熱量存在。 但是，氫氣火焰會釋放大量紫外線輻射。 因此，需要使用特殊的紫外線探測器才能確定是否存在氫氣火焰。

為實現能源使用的脫碳目標，采用可再生能源制取氫氣替代石油氣是一種極具前景的方案。

這需要對加熱器進行相應改造。其中一項重大變化是修改符合EN298標準的火焰檢測功能。目前，用于檢測石油氣火焰的是電離傳感器——一種堅固、可靠且廉價的方法。然而，當石油氣中添加氫氣或氣體完全由氫氣組成時，這些電離傳感器將無法繼續(xù)使用。原因在于反應動力學的變化，導致這些傳統(tǒng)傳感器無法檢測電離效應。這一挑戰(zhàn)可以通過使用光電子紫外光傳感器來克服。這些傳感器能夠可靠地檢測各種火焰，同時“捕捉”其在紫外光范圍內的特征發(fā)射光譜。由于紫外傳感器成本高于電離檢測器，目前紫外傳感器僅應用于高價工業(yè)燃燒器，而非家用燃燒器。然而，根據當前的知識水平，除了光電子紫外傳感器外，無其他方法能夠可靠檢測氫火焰。

自2006年以來，ISweek工采網代理的德國SGLUX生產符合EN298標準的TOCON ABC1和ABC2，用于家用燃燒器中石油氣火焰的檢測。新型TOCON_F系列專為氫火焰檢測而設計。

新型紫外光探測器TOCON_F與標準ABC1和ABC2型號的TOCONs不同之處在于死區(qū)時間的縮短。標準TOCONs在飽和時會產生死區(qū)時間，該時間可延長至數百毫秒。

搭載對數放大器的TOCON_F將死區(qū)時間縮短至不足70毫秒。因此，火焰（意外）熄滅后的響應時間得以大幅縮短。即使標準TOCONs ABC1和ABC2足夠快速（符合EN298標準）用于火焰檢測模塊（EN298要求響應時間低于1000毫秒），未來EN298標準的要求可能會變得更加嚴格。這一假設的依據是氫火焰的蔓延速度和點火范圍顯著高于石油氣火焰。因此，采用TOCON_F的紫外傳感器模塊能夠實現比當前標準要求更短的響應時間。這使得這些火焰感測模塊在標準可能修訂的情況下具備未來適應性。

全球首次在TOCON_F中采用硅碳化物基結二極管——相比傳統(tǒng)硅二極管（300mV），線性測量范圍提升至2100mV，該新方法理想地結合了線性電路（線性測量范圍）與對數電路（短關閉死區(qū)時間）的優(yōu)勢。

歸一化光譜響應

在氫氣濃度檢測領域，有多種類型的氫氣傳感器。催化燃燒型、半導體型、熱導型和電化學型等不同類型的氫氣濃度傳感器，適用于不同的應用場景。如：催化燃燒型氫氣傳感器TGS6812，半導體型氫氣傳感器TGS2616，熱導型氫氣傳感器MTCS2601，電化學型氫氣傳感器H2-BF等

不同原理氫氣傳感器優(yōu)缺點: