随着氢能产业的持续升温，氢能安全也成为了众所瞩目的焦点。在氢的制取、储运和应用各个环节中，都需要对氢储存容器进行监测，以避免因氢气泄漏而引发火灾和爆炸事故。这里会用到几种不同但互补的技术，包括超声波泄漏检测、点式气体检测和氢气火焰检测。
氢气事故序列防护屏障示意图
一旦氢储存容器失效，这些技术都将在检测中发挥作用，直至关闭设备。接下来的时间，就让我们一起来了解一下氢气检测技术原理，以及它们是如何工作的吧~
超声波泄漏检测
当存储容器发生材料或机械故障时，氢气会逸出，逸出率与漏气孔径和内部系统压力成正比。此时，可以通过超声波探测器检测出泄漏的氢气。这是因为这种探测器可以检测空气中由湍流产生的、高于预定声压的超声波。
其核心优势在于快速响应能力，由于探测器是对气体泄漏事件而不是气体本身做出响应，无需等到泄漏的气体流动到传感器附近，所以可以快速报警，通常仅需几毫秒；其次不受泄漏方向、风力和风向的影响。这些特点使得超声波气体泄漏探测器成为露天加气站，或是通风良好区域内的压力管道、容器的理想检测手段。
不仅如此，梅思安基于人工神经网络（ANN）技术可从背景噪声中区分真正的气体泄漏声，从而抑制假报警源。同时，由于探测器是对漏气动作而不是气体本身做出响应，所以可以快速报警，通常仅需几毫秒。
点式气体检测
通常有两种类型的点式气体探测器用于检测氢气，它们或基于催化燃烧传感器，或基于电化学传感器。
催化燃烧气体探测器的工作原理是惠斯通电桥，目标气体通过烧结片（有时被称为回火防止器）进入传感器，与传感器（或通常所说的催化珠）接触，然后被氧化。测得的气体量与存在的气体量成正比，结果可通过仪表上的显示屏幕直接读取，或在安全区域的控制单元远程读取。这些传感器的工作范围在0-100%LEL。
电化学传感器通过电化学反应产生与气体浓度成比例的电流。这种传感器内含凝胶或电解质和电极。气体样品经隔膜流入外壳，在工作电极上发生氧化，在另一侧电极上发生还原，致使离子流动产生电流。测得的电流被转化为气体读数显示。电化学传感器检测氢气的工作范围通常为0-1000ppm，因此该设备的灵敏度远高于催化传感器。然而，需要注意的是，电化学传感器的响应速度通常比催化燃烧传感器慢，可能更适用于要求尽早检测到低浓度漏气的应用，例如燃料电池、压缩机等外壳内的氢气。
氢气火焰检测
如果出现缓冲防护层无法控制氢气泄漏且火灾事故已发生的情况，氢气火焰探测器将报警，提醒应立即触发启动灭火和其他安全措施。
这些仪器同时监测不同波长的红外和紫外辐射。红外辐射由氢气燃烧产生的水分子发出，这种水分子或蒸汽发出辐射的可检测波长范围是2.7-3.2μm。红外辐射调制算法能够避免这些传感器收到由高温物体和太阳反射造成的错误信号。紫外传感器通常采用紫外光电管，可以检测波长范围185-260nm内的深紫外辐射。
由于大气层的吸收，这些波长范围内的太阳辐射不会到达地球表面。因此，太阳辐射对紫外传感器基本没有影响。这种红外和紫外检测技术组合提高了防误报能力，同时使得探测器可以15m距离内探测到小规模的氢气火灾。
超声波泄漏检测、电化学或催化燃烧气体检测和氢气火焰检测各具优势，使得每种技术适用的工作领域也各不相同。在其构成的火气监测的层层防线下，可以从“听”“嗅”“看”三个维度消除由于氢气泄漏和火灾带来的风险，既防患于未然，也让工作环境变得更安全。
