氢气在空气中浓度达到4%，电火花或者高温就会导致氢气爆炸。对氢浓度的检测是氢燃料电池汽车安全的重中之中。一般来说， 燃料电池汽车总共要求安装 4 个 氢气传感器，而所有传感器信号需直接传送到仪表盘的醒目位置。

对氢气传感器有几个基本要求：

（1）测量范围1ppm-40000ppm

（2）启动时间(＜2s)

（3）响应时间(＜1s)

（4）精度

（5）抗干扰（氢气选择性、湿度影响）

（6）寿命

氢气检测机理主要有四种，分别是电化学、电学、热学、光学。

目前在氢燃料电池汽车上*常见的是催化燃烧型（热学型），优点是计量准确，响应快速，寿命较长，缺点是需要加热，高浓度氢容易被点燃。

1、热学型

具有代表性的是“催化燃烧型”的传感器，氢气与氧气在催化剂条件下比较容易发生燃烧，导致测试元件发热，根据换热量可以计算出氢气浓度。催化剂的作用是使起燃温度低，但是对可燃性气体选择性差，H2S、CH4等发生燃烧影响精度，属于暗火工作，有引燃爆炸危险，另外，湿度、CO等都可能造成催化剂中毒。

另外一种热学型氢气传感器，不使用催化剂，但是在测试时将MEMS测试元件的温度设定在几百℃。在这个状态下，氢气一旦接触元件，高导热率的氢气将夺走元件的热量，元件的温度降低。元件的温度降低后，使用微加热器进行加热，恢复到设定的温度。根据温度消耗的电流量，就可检测出氢气的泄漏量。

NGK/NTK 设计了一款不带催化剂的热学型氢气传感器，该传感器工作的温度范围为-30℃～100℃，能高精度检测出空气中的氢气。从空气中的氢气浓度为0％和1.0％时的启动特性来看，从通入空气开始计算，1秒内即可完成氢气检测。氢气浓度在0～4.0％之间浮动时传感器的输出特性来看，可以得到与氢气浓度成正比的线性输出。

2、电化学型

电化学型传感器类似一个氢燃料单电池， 当发生电化学反应时，电极上电势将发生变化。

（1）电流型氢气传感器

在使用溅射镀膜法制备的铂催化电极时，可以 在0至104ppm的范围内实现氢气浓度的快速检测，传感器响应时间为 30s， 灵敏度为 4μA /100ppm。电流型传感器的正常工作温度范围为-20℃ 至80℃。

与氢燃料电池类似，温度、压强和湿度变化都对测量结果影响较大。电流型氢气传感器在氢气浓度较低时具有更高的灵敏度，但是响应时间太长。

（2）电势型氢气传感器

可以检测常温或高温下气体、水溶液、溶态金属中的氢气含量。 电势型氢气传感器与氢气浓度成对数关系。 范围宽，低氢浓度检测不适合。

3、电学型

主要分为电阻和场效应管型两类，结构简单，缺点是工作所需温度较高， 并且其工作时易产生电火花，稳定性较差，受环境影响较大。

（1）电阻型氢气传感器

在半导体金属氧化物吸附氧气时， 电阻率会显著增加，当氢气等还原性气体将金属氧化物化学吸附层中的氧气还原时， 电阻率会降低。

氧化锡作为敏感材料， 其平均响应时间在 4s 至 20s，可测氢气浓度范围为 10ppm至 20ppm。采用单一的金属氧化物对于氢气的选择性不高，易受甲烷、一氧化碳、醇类物质等干扰，为了提高选择性， 可以掺杂钯、铂等。

（2）非电阻型氢气传感器

在半导体上沉积一层非常薄的金属就形成“肖特基结”，氢气接触到肖特基结时被吸附在具有催化性能的金属表面， 催化分解为 H， 经金属晶格间隙扩散至金属半导体界面， 然后加偏置电压， 由于 H 的存在半导体二极管特征曲线发生漂移， 传感器通过检测电压或电容的变化来检测氢气浓度。

4、光学型

主要有光纤布拉格光栅( FBG) 氢气传感器， FBG 氢气传感器具有抗光源扰动， 稳定性高， 易于实现多路复用等优点。但是其钯膜易起泡脱落， 寿命有限，且信号解调难度较高。