檢測SF6分解組分的導電聚苯胺傳感器氣敏特性研究.pdf

1、六氟化硫(SF6)，常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，電負性強，具有優(yōu)良電絕緣和滅弧性能，作為氣體絕緣介質(zhì)被廣泛應用在氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，GIS)中。隨著運行年限的增加，GIS內(nèi)部存在的設(shè)備缺陷會引起局部放電(Partial Discharge，PD)和局部過熱，使SF6發(fā)生分解，生成多種不穩(wěn)定的低氟硫化物，其與氣室中的水分和氧氣發(fā)生反應生成H2S、SO2、SOF2和SO2F2等特征組份。通過檢測這些特

2、征組份的種類和含量來診斷評估 GIS內(nèi)部的絕緣狀況。本文將導電高分子材料聚苯胺基(Polyaniline，PANI)氣體傳感器，用于檢測SF6分解組分，對材料的合成、氣敏特性和氣敏機理等進行了系統(tǒng)的分析研究。
　　本文用化學氧化聚合法，以苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，在酸性介質(zhì)中合成了三種摻雜態(tài)的聚苯胺材料分別為PANI-HCl、PANI-SSA和PANI-HCl/SSA，并制備出叉指電極基的氣體傳感器。使用FTIR、XRD、SE

3、M和TGA-DTA對摻雜態(tài)的聚苯胺的化學組成、結(jié)構(gòu)等進行了表征分析。
　　試驗測試了PANI-HCl傳感器對SF6四種主要分解組分H2S、SO2、SOF2和SO2F2的氣敏特性，通過檢測100μL/L的四種氣體發(fā)現(xiàn)，PANI-HCl氣敏傳感器對 H2S氣體的檢測靈敏度最高，其電阻變化率達到-89％。當濃度低于50μL/L時，靈敏度和氣體濃度近似呈線性關(guān)系，隨著H2S氣體濃度的升高傳感器的響應達到飽和，說明PANI-HCl傳感器適合

4、于低濃度H2S氣體的檢測；傳感器對25μL/L的H2S氣體的靈敏度達到-72%，遠大于對100μL/L的SO2、SOF2和SO2F2的靈敏度(分別為-65%、-24.5%和-10%)，傳感器對 H2S氣體表現(xiàn)出較強的選擇性；傳感器的恢復性試驗中，檢測過H2S和SO2氣體的傳感器需要在N2清洗和輔助加熱的條件下，才能完全解吸附，且恢復時間較長，而對SOF2和SO2F2兩種氣體則很容易從氣敏材料表面解離；通過傳感器接觸氣體前后的FTIR分析

5、知，傳感器的靈敏度與氣體分子脫吸附的快慢和其本身的化學性質(zhì)密切相關(guān)。
　　針對PANI-HCl傳感器環(huán)境穩(wěn)定性差這一缺點，在相同的試驗條件下，分別測試了PANI-SSA和PANI-HCl/SSA傳感器對不同濃度H2S和SO2的氣敏響應曲線，結(jié)果表明PANI-SSA傳感器對100μL/L的兩種氣體靈敏度分別為-15.6%和-13.2%，對兩種氣體的敏感性較差，且靈敏度差別較小，選擇特性差；PANI-HCl/SSA傳感器對100μL/