吸附劑摻雜的碳納米管檢測SF6放電分解組分的氣敏特性研究.pdf

1、六氟化硫(SF6)是一種極不活潑的氣體,化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易分解,現(xiàn)如今,在電力系統(tǒng)中,SF6幾乎成為氣體絕緣組合電器(gas insulated switchgear,GIS)唯一的絕緣和滅弧介質(zhì)被廣泛使用。隨著運行年限的增加,GIS內(nèi)部會因缺陷而產(chǎn)生局部放電(partial discharge,PD),導致SF6氣體發(fā)生分解,生成的多種低氟硫化物與GIS中的微量水分、氧氣進一步反應生成SOF2、SO2F2、SO2和H2S等特征組分氣體

2、,利用這些特征組分氣體含量的檢測來分析放電量水平、對GIS設(shè)備進行狀態(tài)評估已成為目前研究的熱點問題?；谔技{米管的氣敏傳感器具有靈敏度高、工作溫度低及尺寸小等優(yōu)點而適合用于SF6氣體分解組分的在線監(jiān)測。
　　本文在本征碳納米管傳感器的基礎(chǔ)上,研制了用于檢測SF6氣體分解組分的吸附劑摻雜的碳納米管氣敏傳感器,利用SF6氣體分解組分檢測試驗平臺,研究了本征碳納米管、K型分子篩摻雜和吸附劑4A分子篩摻雜的傳感器對四種主要分解組分SO2、

3、SOF2、SO2F2和H2S氣體的氣敏響應特性,并重點分析了不同摻雜比例對碳納米管的氣敏性能的影響,對比了兩種摻雜對不同氣體的氣敏響應特性。
　　與本征碳納米管相比,經(jīng) K型分子篩摻雜的碳納米管氣敏傳感器對SOF2和SO2F2氣體的電阻變化率均有了一定程度的提高;與本征和K型分子篩摻雜的碳納米管相比,經(jīng)4A分子篩摻雜的碳納米管氣敏傳感器對SO2和H2S氣體的電阻變化率均有了較大幅度的提高。同時,SO2、H2S、SOF2及SO2F2

4、氣體的濃度和檢測傳感器的電阻變化率之間均能滿足較好的線性關(guān)系。
　　不同的傳感器對四種分解組分SO2、H2S、SOF2及SO2F2氣體的響應差別較大。摻雜比為5:1、10:1和20:1的傳感器吸附SOF2氣體的電阻變化率提高到13％左右,約為本征傳感器的10倍。摻雜比為10:1摻雜的傳感器吸附SO2F2氣體的電阻變化值達到17.3％,為本征傳感器電阻變化值的9倍左右。摻雜比為10:1的傳感器吸附SO2氣體的電阻變化率提高到33.7

5、％,為本征傳感器電阻變化值的35倍。摻雜比為5:1、10:1和20:1的傳感器吸附H2S氣體后電阻變化率可達到50％左右,約為本征傳感器的4倍。因此,根據(jù)該特性可以制作不同摻雜比例的傳感器來獲取對四種氣體的選擇性。
　　分子篩的加入改變了碳納米管傳感器對不同氣體的選擇性。對于 SOF2和SO2F2氣體來講,K型分子篩以20:1摻雜的傳感器對二者有比較好的區(qū)分能力;而對于SO2和H2S氣體而言,4A分子篩以5:1摻雜的傳感器對它們的