光纤析氢传感器

实时监测电池析氢

基于表面修饰的光纤布拉格光栅，可在商用锂离子电池充放电循环中原位追踪氢气析出，揭示可逆吸附-脱附与不可逆生成过程。

王远 · Shuyan, Guo · Yuntian, Guo · Zhang, Peng · 马国明 · Xia, Ding-Guo · Zhao, Hao

Energy and Environmental Sciences 2025

技术优势

实时原位监测

传感器嵌入商用18650电池内部，在充放电循环中连续记录氢气浓度变化，无需拆解电池或中断测试。

发现负温度系数行为

实验观测到高于临界温度时氢气浓度随内部温度升高而降低，这一NTC效应可缓解热失控的严重危害。

揭示扩散机制

结合数值模拟与解析分析，确认Fickian扩散与Soret扩散共同驱动氢气传输，为传感器信号解读提供理论依据。

应用场景

• 锂电池热失控预警：实时监测氢气析出作为热失控早期征兆，提前预警火灾风险。
• 电池气体传感：原位区分可逆吸附-脱附与不可逆产氢过程，为气体传感提供新维度。
• 电池安全监测：通过负温度系数效应评估热失控危害，辅助安全阈值设定。
• 光纤化学传感：表面修饰光纤光栅在电池内部实现化学量传感，扩展光纤传感应用。