宋 涵，蔡琪辉，刘明尧，王启东，蔡子健，刘 繄

（武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉430070）

1 引 言

氢气作为一种清洁的二次能源，广泛应用于电力、汽车和航空航天等领域［1-2］。然而，氢气是一种危险气体，泄漏的氢气会导致潜在的爆炸事故［3］。光纤氢气传感器以光作为氢气浓度信息的载体，通过敏感材料与氢气反应产生的光学性质变化对光信号进行调制［4］，从而得到氢气浓度的变化。相比目前成熟的合金电阻型［2］、肖特基二极管型［5］及电化学型［6］等电学式氢气传感器，光纤氢气传感器具有本质安全、抗电磁干扰、传输距离长等优势，适用于各种严苛复杂的工作环境。因此，高性能光纤氢气传感器在氢气浓度的快速、准确检测方面有着广阔的应用前景，对推动氢能发展具有重大意义。

钯（Pd）单质及其合金由于对氢分子具有单一选择性并且反应可逆，通常将它涂覆在光器件表面制备氢敏元件［7］。纳米材料因其结构特征具备优异的比表面积，可用于扩大氢敏结构与氢气的接触面积，减少氢敏材料达成吸氢脱氢平衡的时间，为提高氢气传感器的响应速度提供了新方法。韩国的Hassan 等［8］采用脉冲激光沉积法将2～11 nm 的Pt/Pd 双金属纳米颗粒薄膜沉积在氧化铝衬底上实现了一种电阻式氢气传感器，对于150 ℃下10-2的氢气响应/恢复时间为4/5 s。印度的Kumar 等［9］通过直流磁控管共溅射技术在碳化硅纳米花薄膜表面修饰了5 nm 钯膜实现了一种对10-4H2（380 ℃）响应/恢复时间为10 s/18 s 的电阻式氢气传感器。然而，基于电学性质工作的传感器使用电信号传输，存在安全隐患，因此需要铠装防护，存在体积大、质量重等问题。……