突破性進(jìn)展：使用可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法實(shí)現(xiàn)高精度氫氣檢測

氫氣作為前景廣闊的清潔能源，在多個領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。然而，氫氣的安全利用離不開可靠的檢測技術(shù)。雖可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法(TDLAS)在氣體檢測方面表現(xiàn)出色，但由于氫氣在紅外區(qū)域的吸收較弱，利用TDLAS檢測氫氣一直是個挑戰(zhàn)。為克服這一難題，日本研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種創(chuàng)新的無校準(zhǔn)技術(shù)，顯著提升了氫氣檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度。

氫氣檢測：潛力與挑戰(zhàn)

氫氣輕質(zhì)、高能量密度、無污染，是理想的能源替代品。但氫氣的易燃性也帶來了相關(guān)安全隱患，因此，開發(fā)可靠的氫氣檢測技術(shù)至關(guān)重要。

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法(TDLAS)

TDLAS是成熟的氣體檢測技術(shù)，具有非接觸、原位檢測、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)通過測量氣體對特定波長激光光的吸收程度來確定氣體濃度。然而，氫氣分子對紅外光的吸收較弱，使得TDLAS在檢測低濃度氫氣時面臨挑戰(zhàn)。

日本研究團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新

為解決這一問題，由千葉大學(xué)工學(xué)院Tatsuo Shiina副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的解決方案。他們通過精細(xì)調(diào)控TDLAS系統(tǒng)的壓力和調(diào)制參數(shù)，引入一種無校準(zhǔn)技術(shù)，顯著提高了氫氣檢測的靈敏度。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整赫里奧特多通池(HMPC)的壓力，可擴(kuò)大氫氣吸收線的寬度，從而提高檢測靈敏度。他們還提出了一種基于諧波分析的無校準(zhǔn)方法，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同濃度的氫氣。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的TDLAS系統(tǒng)能夠在0.01%到100%的寬濃度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的氫氣濃度測量。隨著積分時間的增加，檢測靈敏度進(jìn)一步提高。

應(yīng)用前景

這種高靈敏度的氫氣檢測技術(shù)在氫能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。它可以用于氫燃料電池汽車的泄漏檢測，提高氫能源系統(tǒng)的安全性。