仪表与安全

透过膜的氢气量几乎与电流无关。氢气因压差而渗透，所以即使电流减小，透过量也基本不变。氧气则与电流成正比产生：电流降到40%，氧气也降到40%。对同一电堆而言，降低电流就等于降低电流密度——即数据中以A/cm²表示的数值。管控的是氢与氧的比例。渗透过来的氢不变而氧减少，比例就会升高，相同的氢混入了更少的氧。压力则通过另一条途径使其升高。压力越高，膜两侧的氢分压差越大，渗透的氢本身就越多。低负荷与高压同时出现时，两种效应叠加。实测数据：在23片单电池的HXS-2上（0.1 M KOH，43–45 °C），额定负荷、常压下为0.39%，40%负荷、常压下为0.66%，额定负荷、6 barg下为0.98%，40%负荷、6 barg下为1.75%。最低到最高相差4.5倍，在6 barg、40%负荷时，距2%的控制限值仅剩0.25个百分点。

“测量原理”一栏说明仪表在物理上对什么产生响应。对于同样的氧浓度，各原理擅长的量程不同，耗材和校准周期也不同。先读这一栏，就能明白为什么有的型号适合痕量级，有的适合百分比级。浓度测量分为两大类。消耗被测气体的原理能测得更低，但传感器有使用寿命；不消耗的原理寿命更长、校准保持更久，但浓度越低分辨率越差。流量计和压力仪表不属于这两类：它们测的是流量或压力，而不是气体成分。压力方面，表中涵盖输出电信号的类型（压阻式、陶瓷电容式）、无需供电、看指针读数的机械式（波登管、膜片式），以及自身接通或断开电路的机电触点式。同一原理下，不同型号能测到多低各不相同，这正是表中“量程”一栏所记录的。泄漏检测中人们最先想到的红外（NDIR）法不能用于氢气。氢分子不吸收红外线，因此没有可读的信号。不要把用于其他可燃气体的红外探测器挪到氢气工况上。氢气泄漏应采用催化燃烧式或电化学传感器检测。泄漏检测分为两种方式。固定式探测器安装在墙面或立柱上，持续监测区域内的浓度，输出4-20 mA或触点信号，可驱动报警和联锁。便携式用于手持查找已知泄漏的来源。两者不能互相替代，因此表格按此划分：便携式放在原处，无人手持时什么也测不到；固定式则无法沿着一串管件逐个接头检查。

电化学（燃料电池式）

测量被测气体在电极上反应产生的电流，电流与浓度成正比。传感单元像燃料电池一样自行产生电流，无需外部供电。擅长低浓度，可测到ppm级，部分型号更低。电极和电解液随反应消耗，因此传感单元是更换件

高分子电化学

以固体高分子膜代替液体电解液。不会干涸或泄漏，因此无需补液，安装方向也不受限制

热导式

利用不同气体导热速率不同的特性：由加热元件散失的热量读出气体组成。氢气的导热能力约为空气的七倍，对比度大，因此该原理特别适合氢气。无耗材，但仅适用于二元混合气；存在第三种气体时读数会失准

热磁式（顺磁）

氧气会被吸入磁场，而其他气体几乎不受影响。由这种吸引的强度得出氧浓度。不消耗氧气，因此寿命长，擅长百分比级浓度

光学荧光式

荧光层受光照时发光，到达的氧气会抑制这种发光。根据发光减弱的程度和恢复所需时间读出浓度。不消耗氧气，因此校准保持更久；荧光帽为定期更换件

热式质量流量

测量流动气体从加热元件带走的热量。修正系数因气体而异，因此出厂时必须按氢气配置

层流压差式质量流量

利用层流元件两端压降与流量成正比的特性。同时测量压力和温度，并换算为质量流量。响应快

催化燃烧式（催化珠）

可燃气体在涂有催化剂的珠体上燃烧，热量使铂丝线圈电阻升高，测的就是这一变化。读数以爆炸下限的百分比表示，用于监测室内泄漏。必须发生燃烧，因此需要最低氧浓度；在缺氧或惰性气氛中读数偏低。寿命取决于催化剂中毒

半导体式

气体吸附在加热的金属氧化物表面，改变其电阻，读取的就是这一变化。元件便宜、寿命长，但对湿度和其他可燃气体也有响应，选择性差。有的探测器将其与催化燃烧式组合，互补盲区

扩散式与泵吸式采样

指气体到达传感元件的方式。扩散式不主动吸气：元件暴露在空气中，读取自然到达的气体，监测室内的固定式探测器采用这种方式。泵吸式主动抽气，读取探头尖端处的空气，可沿着一串管件逐个接头检查

压阻式

压力使膜片变形，改变其背后硅芯片的电阻。量程宽、成本低，是压力测量的默认选择。接液面为金属，因此用哪种金属决定介质兼容性

电容式（陶瓷）

陶瓷膜片变形时，膜片与背板之间的电容随之变化。接液面是陶瓷而非金属，且无填充液。正因如此，对于碱性和酸性介质，应考虑它而不是金属膜片

波登管（机械式）

压力使弯曲的管子伸直，这一位移驱动指针。无需供电即可读数，适合调试和巡检，但不输出信号，因此不能用于数据记录或联锁

膜片式（机械式）

薄膜片在压力下变形并驱动指针。比波登管更适合较低压力，配PTFE衬里或特殊材质压力腔即可用于腐蚀性介质

机电触点式

压力超过设定值时，弹簧和杠杆以机械方式接通或断开触点。路径中没有电子元件，控制器宕机时仍能动作——因此用于独立接线的停机联锁

仪表如果进入防爆区域，就必须具备该区域的防爆等级。样本中像Ex db IIB+H₂ T6 Gb这样的一行，其实是四个独立的部分首尾相连。开头的db是防爆型式。隔爆型（Ex d系列）将点燃限制在坚固外壳内使其无法扩散；本质安全型（Ex ia、Ex ib）则从源头上将电路能量控制在不足以点燃任何物质的水平。带显示屏、使用市电的分析仪通常为隔爆型；无显示屏的小型变送器通常为本质安全型。中间的IIB或IIC是气体组别。越往后气体越容易点燃，氢气属于要求最严格的IIC组。仅获IIB认证的设备不能用于氢气区域。有些标志会单独加上氢气，写作IIB+H₂，所以不要仅凭IIB字样就排除该设备。T6是温度组别，表示表面温度低于气体的点燃温度，T1到T6保证的表面温度依次降低。末尾的Gb是设备保护级别：Ga对应0区，Gb对应1区，Gc对应2区。各国认证体系不同：欧洲为ATEX，国际为IECEx，韩国为KCs。同一设备在韩国安装可能仍需单独取得KCs证书，因此请先告知安装国家。以下仅列出我们已对照制造商文件确认的内容。未列出的型号并非没有防爆版本，而是我们尚未确认。另请注意，防爆版本通常是单独的型号，而不是同一型号的选项。订单上料号写错，到货的就是普通型。

Michell XTC601

隔爆型 Ex db IIB+H₂ T6 Gb；ATEX、IECEx、KCs

Michell XTP601

三种构型代码：普通型GP1和GP2，防爆型EX1。EX1为隔爆型Ex db IIB+H₂ T6 Gb，粉尘Ex tb IIIC T85°C Db（IP66）；ATEX、UKCA、IECEx、cQPSus、TR CU Ex

Messkonzept FTC 320

非隔爆型；FTC 320 EX为单独型号

Chang AI CI-PC551-2

隔爆型 Ex d IIB T6 Gb，IP65。制造商手册中同一栏印为Ex d C T6 Gb

GASDNA DA-600S

隔爆型 Ex db IIC T6 Gb（IP6X），粉尘Ex tb IIIC T85°C Db；KCs、ATEX、IECEx、JPEx、CE

Southland OMD-507

标准型为非防爆。有本质安全选项，但制造商的定级为Class I Div 2，并非本栏所指的1区隔爆等级

Michell Easidew

Easidew I.S.为单独的本质安全型号；IECEx、ATEX、UKCA

PRIGNITZ SPT

PMP-S122-Exi为单独的本质安全型料号；II 1G Ex ia IIC T4 Ga；CSA、ATEX、IECEx。其技术参数表注明已获氢气认证

STORK DEWCom II

制造商文件中仅有CE标志；未确认防爆等级

Bronkhorst EL-FLOW Select

EX-FLOW为单独的防爆系列

GASFT FT-2000Ex

Ex db IIC T6 Gb，Ex tb IIIC T85°C Db（IP66）；ATEX、IECEx、KCs及KC。IIC对氢气留有充足余量。报价单中写作Ex d IIC T6，含粉尘防爆

New Cosmos XP-3110

本质安全型Ex ib d IIC T3——仅传感头为隔爆型；按JIS M 7653认证。手持式仪器与固定式采用不同的定级体系

其他

尚未对照制造商文件确认的型号

同样的测量值，不同型号读数的位置不同，这正是“显示”一栏所记录的。仪表自带屏幕是最简单的情况。传感器与屏幕一体的为传感器一体式；设计成嵌入柜门的为盘装式。无论哪种，都是有人在现场读数。没有屏幕的型号只以电流形式输出数值，即4-20 mA信号，只有另一端有设备接收时才能看到数值：PLC、记录仪或制造商自己的独立显示单元。忽略这一点，仪表本身没问题，却没人能看到读数。4-20 mA接线也不尽相同。两线制回路在同一对线上传输电源和信号；三线制则单独供电。接插件也有标准，采用DIN 43650接插件的型号需要同时订购配套插座。量程宽的仪表通常带自动换挡功能：仪表随浓度变化自行切换量程。在单纯的4-20 mA链路上，这意味着同样的20 mA，此刻是1000 ppm，彼时却是100%。请决定是否还需要标识当前量程的信号。

这是仪表与上位控制对接时最常出错的地方。指令是否到达设备、设备是否接受、是否正在运行、是否已完成、是否失败：每一项都必须是独立的状态。不加区分，就会出现画面显示正常而实际上什么都没发生的情况。

同一物理量，不同仪表给出的单位不同。仅本表中，氢中氧就有以%和以ppm报告的两种。如果位号单位不统一、4-20 mA量程换算原样沿用，读数会相差一万倍，而且往往长时间落在看似合理的范围内，没人察觉。如果还要接入压力，出于同样原因，请统一barg与bara。