近日，蘇州納格光電科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“納格公司”）研發(fā)的氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)用氫氣傳感器通過(guò)國(guó)內(nèi)某知名汽車(chē)企業(yè)的嚴(yán)格車(chē)規(guī)測(cè)試，為下一步全面實(shí)用化進(jìn)入整車(chē)奠定基礎(chǔ)。

氫能源是終極的清潔能源，是中國(guó)新能源未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來(lái)國(guó)家開(kāi)始部署氫能發(fā)展與利用，國(guó)內(nèi)主要車(chē)企均已開(kāi)展氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)。但氫氣是一種非?；顫姷囊兹家妆瑲怏w，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)氫氣的檢測(cè)，從制氫站、儲(chǔ)氫站、運(yùn)輸車(chē)、加氫站都需要?dú)錃獾臋z測(cè)。以氫燃料電池汽車(chē)為例，一般需要配置3—5個(gè)氫氣檢測(cè)模塊。因此，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氫氣傳感器必將迎來(lái)大規(guī)模發(fā)展和普及。但是，目前車(chē)規(guī)級(jí)的氫氣檢測(cè)模塊尚無(wú)國(guó)產(chǎn)化。納格公司從2017年底受?chē)?guó)內(nèi)某汽車(chē)企業(yè)委托，開(kāi)始研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)氫氣傳感器。經(jīng)過(guò)兩年多的努力，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地結(jié)合了納米材料批量印刷技術(shù)與MEMS工藝，研制出新型國(guó)產(chǎn)氫氣傳感器。最近，批量制備的氫氣傳感器通過(guò)了嚴(yán)苛的車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。在性能測(cè)試方面包括精度、線(xiàn)性度、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間、高溫響應(yīng)、低溫響應(yīng)、濕度、醉氫、中毒、選擇性測(cè)試、15000次沖擊測(cè)試等；在環(huán)境測(cè)試方面包括濕熱、結(jié)露、溫度梯度、溫度交變、高溫48小時(shí)、低溫48小時(shí)、防水防塵、跌落、加速度沖擊、震動(dòng)、化學(xué)試劑耐抗性等。

目前MEMS氣體傳感器基本上都是采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝制備而成，MEMS氣體傳感器在工作時(shí)，核心傳感區(qū)域的溫度在200℃—500℃之間，長(zhǎng)時(shí)間高溫工作對(duì)傳感材料的熱穩(wěn)定性提出了很高的要求；而催化燃燒氣體傳感器在工作情況下遇到高濃度可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器表面溫度可能瞬間達(dá)到600℃以上，所以對(duì)于MEMS氣體傳感器而言，耐高溫沖擊性也是一大考驗(yàn)。納格公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)將公司先期開(kāi)發(fā)的納米材料批量印刷技術(shù)與晶硅MEMS工藝創(chuàng)造性結(jié)合，可以一次性在6英寸晶圓上印刷制備4000個(gè)傳感器芯片（圖1-2），大大降低了傳感器制造成本，并提高了傳感器性能的一致性（圖3）。所采用的新材料工藝使制備的氫氣傳感器能夠抵抗高濃度氫氣帶來(lái)的高溫沖擊，并在高低溫環(huán)測(cè)中具有良好的穩(wěn)定性（圖4）。目前公司的氫氣傳感器采用車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制備，并通過(guò)車(chē)規(guī)測(cè)試，性能指標(biāo)達(dá)到或好于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品（表-1）。公司已開(kāi)始為國(guó)內(nèi)車(chē)企開(kāi)發(fā)的氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)批量供貨，全面取代進(jìn)口車(chē)載氫氣傳感器。同時(shí)，納格公司還采用同類(lèi)技術(shù)研制出具有優(yōu)異性能的民用可燃?xì)怏w傳感器。

圖1 6英寸晶圓上印刷制備的傳感器陣列

圖2 封裝后的氫氣傳感器

圖3 三個(gè)氫氣模組測(cè)試不同氫氣濃度的響應(yīng)值，氫氣濃度分別為：0%、 0.1%、 0.2%、 0.5%、 1%、 1.5%、 2%、 2.5%、 3%、 3.5%、4%、 3.5%、 3%、 2.5%、 2%、 1.5%、 1%、 0.5%、0.2%、 0.1%、 0%

圖4 氫氣傳感器溫度特性曲線(xiàn)

表1 納格公司的氫氣傳感器與國(guó)外商用傳感器對(duì)比數(shù)據(jù)

蘇州納格光電公司的主要產(chǎn)品有氫氣傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、氧氣分析儀等，后期會(huì)陸續(xù)推出便攜式氫氣探測(cè)儀、氫氣分析儀等產(chǎn)品。