Датчик давления с золотой мембраной для водородных применений
Водородное топливо — очень перспективный энергоноситель, экономичный и экологичный. А поскольку водорода в свободном состоянии на планете крайне мало, разработка эффективных технологий его получения стала важной экономической и научной задачей. Один из способов связан с конверсией природного газа. Однако задействованное в процессе оборудование может выходить из строя в результате прямого контакта с водородом: проникая через кристаллическую решетку металлов этот элемент делает сталь хрупкой и вызывает водородную коррозию.
Инженеры «Полтраф СНГ» столкнулись с интересной задачей: научно-исследовательскому институту, ведущему разработки тепловыделяющих элементов, потребовались датчики давления в лабораторную установку по получению водорода методом паровой конверсии природного газа. Необходимо было подобрать высокопроизводительные и высокоточные датчики, устойчивые к разрушительной диффузии атомов водорода.
Техническим требованиям заказчика оптимально удовлетворяли пьезорезистивные датчики швейцарского производителя STS, которые известны своей высокой чувствительностью, непревзойденной точностью и способностью улавливать малейшие колебания давления. Поэтому выбор остановили на взрывозащищенных моделях ATM/1ST/Ex и ATM.ECO/Ex, работающих в широком температурном диапазоне: от -40 до +150 °C.
В стандартной версии датчики изготавливаются из нержавеющей стали. Чувствительный элемент (чип), окруженный силиконовым маслом, изолируется тонкой стальной мембраной. Однако из-за своих чрезвычайно крошечных размеров атомы водорода способны диффундировать в сталь и другие металлы, тем более речь идет о мембране толщиной всего в 15-50 мкм. Таким образом контакт с водородом может быстро вывести датчик из строя: стальная мембрана деформируется, а проникновение водорода в масло вызовет искажение сигнала.
Поэтому для работы в установке по производству водорода были предложены датчики с золотым покрытием. Проницаемость золота в 10 тысяч раз меньше по сравнению с нержавеющей сталью. Покрытие стальной мембраны слоем золота в 0,1-1 мкм увеличивает срок накопления водорода внутри датчика до критического объема в 10-100 раз.
Датчики с золотой мембраной стали стандартом STS для водородных применений: в установках по получению этого элемента, в водородных резервуарах и баллонах, в альтернативных приводных системах автомобилей, в водородных двигателях подводных лодок.
