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基于石墨烯负载钯纳米团簇的氢气传感器设计

建筑锂电储能站，热失控监测，氢气传感

建筑锂电储能站作为城市能源低碳化转型的重要载体，其规模化应用面临热失控安全风险的严重制约。现有温度/电压监测技术仅能在热失控发生后进行“事后响应”警报，表现出响应迟滞等固有缺陷。本研究基于微纳结构传质调控原理，开发快速响应及抗环境干扰的精准氢气传感器以应对上述挑战。采用溶液法分别制备了氮掺杂石墨烯和表面修饰超细钯纳米团簇，将二者均匀复合并通过冷冻干燥构建了多级孔隙结构，实现微介观传质通道；调节微纳孔隙结构以优化传质效率，调节石墨烯基体的掺杂氮元素含量、钯纳米团簇表面修饰及其与石墨烯的界面耦合状态以调控表面氢吸附反应动力学。最后，构筑了基于上述氢敏材料的氢气传感器，测试并优化灵敏度、响应/恢复时间、选择性、稳定性等传感性质，揭示了氢致电阻变化的氢气传感机制。该研究可为建筑储能系统安全提供新的解决方案。