近日，蘇州納格光電科技有限公司（以下簡稱“納格公司”）研發的氫燃料電池電動汽車用氫氣傳感器通過國內某知名汽車企業的嚴格車規測試，為下一步全面實用化進入整車奠定基礎。

氫能源是終極的清潔能源，是中國新能源未來發展的重點領域。近年來國家開始部署氫能發展與利用，國內主要車企均已開展氫燃料電池電動汽車的研發。但氫氣是一種非常活潑的易燃易爆氣體，氫能產業的發展離不開氫氣的檢測，從制氫站、儲氫站、運輸車、加氫站都需要氫氣的檢測。以氫燃料電池汽車為例，一般需要配置3—5個氫氣檢測模塊。因此，隨著氫能產業的發展，氫氣傳感器必將迎來大規模發展和普及。但是，目前車規級的氫氣檢測模塊尚無國產化。納格公司從2017年底受國內某汽車企業委托，開始研發具有自主知識產權的國產氫氣傳感器。經過兩年多的努力，公司研發團隊創造性地結合了納米材料批量印刷技術與MEMS工藝，研制出新型國產氫氣傳感器。最近，批量制備的氫氣傳感器通過了嚴苛的車規標準測試。在性能測試方面包括精度、線性度、響應恢復時間、高溫響應、低溫響應、濕度、醉氫、中毒、選擇性測試、15000次沖擊測試等；在環境測試方面包括濕熱、結露、溫度梯度、溫度交變、高溫48小時、低溫48小時、防水防塵、跌落、加速度沖擊、震動、化學試劑耐抗性等。

目前MEMS氣體傳感器基本上都是采用標準的半導體工藝制備而成，MEMS氣體傳感器在工作時，核心傳感區域的溫度在200℃—500℃之間，長時間高溫工作對傳感材料的熱穩定性提出了很高的要求；而催化燃燒氣體傳感器在工作情況下遇到高濃度可燃氣體時，傳感器表面溫度可能瞬間達到600℃以上，所以對于MEMS氣體傳感器而言，耐高溫沖擊性也是一大考驗。納格公司研發團隊將公司先期開發的納米材料批量印刷技術與晶硅MEMS工藝創造性結合，可以一次性在6英寸晶圓上印刷制備4000個傳感器芯片（圖1-2），大大降低了傳感器制造成本，并提高了傳感器性能的一致性（圖3）。所采用的新材料工藝使制備的氫氣傳感器能夠抵抗高濃度氫氣帶來的高溫沖擊，并在高低溫環測中具有良好的穩定性（圖4）。目前公司的氫氣傳感器采用車規標準制備，并通過車規測試，性能指標達到或好于國外同類產品（表-1）。公司已開始為國內車企開發的氫燃料電池電動汽車批量供貨，全面取代進口車載氫氣傳感器。同時，納格公司還采用同類技術研制出具有優異性能的民用可燃氣體傳感器。

圖1 6英寸晶圓上印刷制備的傳感器陣列

圖2 封裝后的氫氣傳感器

圖3 三個氫氣模組測試不同氫氣濃度的響應值，氫氣濃度分別為：0%、 0.1%、 0.2%、 0.5%、 1%、 1.5%、 2%、 2.5%、 3%、 3.5%、4%、 3.5%、 3%、 2.5%、 2%、 1.5%、 1%、 0.5%、0.2%、 0.1%、 0%

圖4 氫氣傳感器溫度特性曲線

表1 納格公司的氫氣傳感器與國外商用傳感器對比數據

蘇州納格光電公司的主要產品有氫氣傳感器、可燃氣體傳感器、氧氣分析儀等，后期會陸續推出便攜式氫氣探測儀、氫氣分析儀等產品。