《催化式MEMS氫氣傳感器技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明

中國(guó)標(biāo)協(xié)標(biāo)準(zhǔn)《催化式MEMS氫氣傳感器技術(shù)規(guī)范》

（征求意見(jiàn)稿）編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)【2022】109號(hào)文件，同意立項(xiàng)編制《催化

式MEMS氫氣傳感器技術(shù)規(guī)范》，由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施

分會(huì)暨北京城市管理科技協(xié)會(huì)組織實(shí)施編制工作。標(biāo)準(zhǔn)編制組結(jié)構(gòu)完

善，規(guī)模適度充實(shí)，參編者來(lái)自國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公

司、應(yīng)急管理部沈陽(yáng)消防研究所、北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所、和塵自

儀（嘉興）科技有限公司、蘇州芯鎂信電子科技有限公司、國(guó)家石油

天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院分公司、中國(guó)電子科技集

團(tuán)公司第四十八研究所、鄭州煒盛電子科技有限公司、威海市樂(lè)家電

子科技有限公司、上海和璞電子技術(shù)有限公司、凱邁（洛陽(yáng)）氣源有

限公司、蘇州慧聞納米科技有限公司、北立傳感器技術(shù)(武漢）有限

公司共計(jì)13家行業(yè)內(nèi)單位，均具有多年的工作經(jīng)驗(yàn)，參編者都曾參

與過(guò)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)。

1.2編制背景和目標(biāo)

在全球應(yīng)對(duì)氣候變化，在我國(guó)能源安全和碳中和目標(biāo)的大背景

下，氫能源已經(jīng)成為清潔、低碳、高效、可持續(xù)的二次能源。然而，

隨著氫從工業(yè)應(yīng)用向能源應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，氫的應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用場(chǎng)景和受

眾都極大擴(kuò)展，從上游制氫、中游儲(chǔ)氫運(yùn)氫到下游用氫，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈

1

的安全問(wèn)題備受關(guān)注。

由于氫氣的特殊性質(zhì)，涉氫產(chǎn)品在使用過(guò)程中，極易發(fā)生氫氣泄

漏，當(dāng)氫氣達(dá)到一定濃度時(shí)遇到微小能量的點(diǎn)火源即可引發(fā)燃燒、爆

炸等事故，從而造成安全事故。根據(jù)國(guó)際氫能源委員會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示

世界氫能占比18%，中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)

業(yè)白皮書(shū)》中預(yù)測(cè)到2050年中國(guó)氫能源比例將達(dá)到10%。氫能的廣

泛應(yīng)用使得氫安全問(wèn)題越來(lái)越重要。事實(shí)上，自2019年以來(lái)，全球

范圍內(nèi)發(fā)生了多起涉及到氫能制儲(chǔ)運(yùn)加等各個(gè)環(huán)節(jié)的爆炸事故，大部

分事故的直接原因就是氫氣的泄漏，這也給行業(yè)敲響了警鐘。在涉氫

的場(chǎng)景，如加氫站、制氫站和氫燃料電池系統(tǒng)等，氫氣泄漏的快速監(jiān)

測(cè)并及時(shí)采取應(yīng)急措施是防止氫氣泄漏事故進(jìn)一步發(fā)展為燃燒爆炸

等嚴(yán)重事故的必要手段，因此通過(guò)快速準(zhǔn)確可靠的氫氣傳感器對(duì)氫氣

泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為氫安全的必要環(huán)節(jié)。

國(guó)內(nèi)氫氣作為能源規(guī)模化利用起步較晚，氫氣傳感器整體技術(shù)水

平也有待進(jìn)一步提高。雖然已有關(guān)于可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的相關(guān)國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)正在實(shí)施，但氫氣與其他可燃?xì)怏w之間存在較大的理化性質(zhì)差

異，主要表現(xiàn)在擴(kuò)散速度極快，可燃范圍廣，點(diǎn)火能低等，現(xiàn)有的可

燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器在氫能設(shè)施中的應(yīng)用效果較差，目前還沒(méi)有一套針

對(duì)性的氫氣傳感器標(biāo)準(zhǔn)體系，難以滿足氫能行業(yè)安全發(fā)展對(duì)氫氣傳感

器的需要。

本標(biāo)準(zhǔn)將為氫氣傳感器生產(chǎn)制造商和使用方提供依據(jù)，有助于氫

氣傳感器設(shè)計(jì)、制造、使用等工作的開(kāi)展，對(duì)于推動(dòng)氫氣傳感器在涉

2

氫領(lǐng)域的安全推廣具有重要意義。同時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)研究工作和成果將在

國(guó)際上起引領(lǐng)和示范作用，從而提升我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的影響力。

1.3主要工作過(guò)程

1.3.1立項(xiàng)階段（2021.10-12）

（1）2021年10月，向中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)提交立項(xiàng)申請(qǐng)。

（2）2021年12月，召開(kāi)立項(xiàng)論證會(huì)。

1.3.2準(zhǔn)備階段（2022.5-11）

（1）成立編制組：按照參加編制標(biāo)準(zhǔn)的條件，通過(guò)和有關(guān)單位

協(xié)商，落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的參編單位及主要起草人員。

（2）編制工作大綱（草案）。

（3）召開(kāi)編制組工作會(huì)議（啟動(dòng)會(huì)）：2022年5月6日中國(guó)標(biāo)

準(zhǔn)化協(xié)會(huì)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施分會(huì)通過(guò)騰訊會(huì)議（會(huì)議號(hào)：509-498-107）

組織召開(kāi)了《催化式MEMS氫氣傳感器技術(shù)規(guī)范》啟動(dòng)會(huì)暨第一次

工作會(huì)議。會(huì)議明確了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍和主要條文內(nèi)容、需要解決的

技術(shù)問(wèn)題和解決方案。編制組成員對(duì)編制工作進(jìn)行了討論，確定了工

作分工和進(jìn)度安排（分工見(jiàn)表1）。

表1：編制組分工

章節(jié)承擔(dān)小組組長(zhǎng)單位

1.范圍

2.規(guī)范性引用文件1組國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司

3.術(shù)語(yǔ)和定義

和塵自儀（嘉興）科技有限公司

4.基本參數(shù)1組

鄭州煒盛電子科技有限公司

3

威海市樂(lè)家電子科技有限公司

蘇州芯鎂信電子科技有限公司

5.技術(shù)要求1組凱邁（洛陽(yáng)）氣源有限公司

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所

北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所

6.試驗(yàn)方法1組國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)

技術(shù)研究總院分公司

應(yīng)急管理部沈陽(yáng)消防研究所

7.檢驗(yàn)規(guī)則1組

上海和璞電子技術(shù)有限公司

北立傳感器技術(shù)(武漢）有限公司

8.標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存1組

蘇州慧聞納米科技有限公司

1組：

國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司

應(yīng)急管理部沈陽(yáng)消防研究所

北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所

和塵自儀（嘉興）科技有限公司

蘇州芯鎂信電子科技有限公司

國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院分公司

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所

鄭州煒盛電子科技有限公司

威海市樂(lè)家電子科技有限公司

上海和璞電子技術(shù)有限公司

凱邁（洛陽(yáng)）氣源有限公司

蘇州慧聞納米科技有限公司

北立傳感器技術(shù)(武漢）有限公司

1.3.3編制階段（2022.5-2022.12）

標(biāo)準(zhǔn)編制工作階段主要做了以下幾項(xiàng)工作：

4

（1）調(diào)研工作：包括對(duì)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究，對(duì)新科技、

新技術(shù)、新設(shè)備適用性和應(yīng)用情況的調(diào)研。編制中著重考慮本標(biāo)準(zhǔn)的

普適性、先進(jìn)性和可操作性。

（2）編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)草稿及研討工作：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制大綱確定的工作

原則及分工責(zé)任，逐級(jí)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)的研究編制工作。編制組按照編制工

作計(jì)劃，先后召開(kāi)了四次編制組和多次小組工作討論會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編

制過(guò)程中的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析研討，對(duì)已起草標(biāo)準(zhǔn)的主要章、節(jié)內(nèi)容

進(jìn)行深入細(xì)致地討論，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)各部分提出了具體的修改意見(jiàn)和建議。

標(biāo)準(zhǔn)中大部分內(nèi)容已在會(huì)議上取得了一致性意見(jiàn)，根據(jù)會(huì)議研討的內(nèi)

容對(duì)初稿進(jìn)行修改完善，形成了征求意見(jiàn)稿。

1.3.4征求意見(jiàn)階段（2023.1-2023.3）

經(jīng)過(guò)4次全體編制組的討論會(huì)，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)研究和實(shí)地調(diào)研等方式

結(jié)合，目前標(biāo)準(zhǔn)編制相對(duì)比較成熟，已形成征求意見(jiàn)稿，準(zhǔn)備面向行

業(yè)征求意見(jiàn)。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)在充分調(diào)研分析總結(jié)現(xiàn)有氫氣傳感器的基礎(chǔ)上，參考了

GB3836.1-2021《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》、GB12978

《消防電子產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)則》、GB15322.1-2019《可燃?xì)怏w探測(cè)器第

1部分：工業(yè)及商業(yè)用途點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器》、GB/T28855-2012

《硅基壓力傳感器》、GB/T191-2008《包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志》、JJG

693-2011《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程》、GB/T17626.3-2016《電

磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)》等標(biāo)準(zhǔn)中有

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關(guān)內(nèi)容的編寫(xiě)，對(duì)MEMS氫氣傳感器的定義和基本參數(shù)、技術(shù)要求

和試驗(yàn)方法等方面作了較詳細(xì)的規(guī)定，以確保催化式MEMES氫氣傳

感器的規(guī)范化建設(shè)和運(yùn)行。

2.1通用性原則

本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了MEMS氫氣傳感器的基本參數(shù)、響應(yīng)時(shí)間、抗氣

體干擾性能、抗中毒性能、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、防爆要求、抗震要求、使用

壽命、型式檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸和貯存的要求，通用性較高。

2.2指導(dǎo)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的技術(shù)要求對(duì)于MEMS氫氣傳感器的制定具有指導(dǎo)

意義，可以填補(bǔ)我國(guó)在MEMS氫氣傳感器領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)規(guī)范的空白，

為氫氣傳感器行業(yè)提供可參考的技術(shù)指導(dǎo)。

2.3協(xié)調(diào)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的技術(shù)要求與國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互

不交叉。僅針對(duì)以硅、硅復(fù)合材料、金屬鉑或鎳鉻合金為基本材料，

基底上覆蓋有催化敏感材料的MEMS氫氣傳感器進(jìn)行具體規(guī)定。

2.4兼容性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的技術(shù)和要求充分考慮了氫能行業(yè)常用的傳感器工

藝，具有普遍適用性。

三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容和適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MEMS氫氣傳感器的基本參數(shù)、響應(yīng)時(shí)間、抗氣

體干擾性能、抗中毒性能、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、防爆要求、抗震要求、使用

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壽命、型式檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸和貯存的技術(shù)要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于以硅、硅復(fù)合材料、金屬鉑為基本材料，基底上覆

蓋有催化敏感材料的MEMS氫氣傳感器的試驗(yàn)、檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸及

貯存。

2、MEMS氫氣傳感器的定義

以硅、硅復(fù)合材料、金屬鉑為基本材料，組成可實(shí)現(xiàn)加熱功能的

結(jié)構(gòu)組成基底，基底上覆蓋有催化敏感材料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的檢測(cè)。

3、技術(shù)要求。

該標(biāo)準(zhǔn)從外觀要求、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、啟動(dòng)時(shí)間、元件輸出值

的穩(wěn)定性、基本誤差、抗高濃度氫氣沖擊性、抗氣體干擾性能、抗中

毒性能、低濃度允許、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、振動(dòng)要求、防爆要求、外殼阻燃

等多方面對(duì)MEMS氫氣傳感器進(jìn)行了具體規(guī)定。

4、試驗(yàn)方法

本部分規(guī)定了通用要求、示值/基本誤差試驗(yàn)、示值重復(fù)性試驗(yàn)、

零點(diǎn)漂移試驗(yàn)、響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、方位試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)、

電磁兼容試驗(yàn)、高速氣流試驗(yàn)、抗氣體干擾性能試驗(yàn)、抗高濃度氣體

沖擊性能試驗(yàn)和離散替換性測(cè)試等方面做了具體規(guī)定。

5、檢驗(yàn)規(guī)則

本部分對(duì)出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)做了具體規(guī)定。每批產(chǎn)品在進(jìn)入成

品庫(kù)或交貨時(shí)，按照試驗(yàn)方法進(jìn)行完檢驗(yàn)合格后，方可出廠。產(chǎn)品出

廠檢驗(yàn)項(xiàng)目中，有100%檢驗(yàn)和抽樣檢驗(yàn)。對(duì)于某些情形，如新產(chǎn)品

檢定、定型試驗(yàn)或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)時(shí)，正式生產(chǎn)后，如結(jié)構(gòu)、材料、

7

工藝有重大改變可能影響產(chǎn)品性能時(shí)，需要進(jìn)行型式檢驗(yàn)。

6、包裝、運(yùn)輸和貯存

按產(chǎn)品包裝規(guī)定執(zhí)行，隨機(jī)文件須包括：產(chǎn)品合格證書(shū)、產(chǎn)品使

用說(shuō)明書(shū)、裝機(jī)單、隨機(jī)備用附件清單和安裝圖。圖示標(biāo)志應(yīng)符合

GB/T191-2008的規(guī)定。必須輕拿輕放，按箱子箭頭標(biāo)志堆放，避免

激烈震動(dòng)、撞擊和日曬雨淋。產(chǎn)品需放置在通風(fēng)干燥的環(huán)境，室溫需

保持在-10℃～+60℃、相對(duì)濕度需不超過(guò)85%RH，無(wú)凝露、無(wú)腐蝕

性氣體和化學(xué)藥品，并保證放置場(chǎng)所干凈、整潔、有序。

四、主要驗(yàn)證情況

本標(biāo)準(zhǔn)中所羅列出的技術(shù)指標(biāo)和要求均依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)等標(biāo)

準(zhǔn)如硅基壓力傳感器（GB/T28855-2012）、加氫站技術(shù)規(guī)范（GB

50516）、氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程（GB4962）、可燃?xì)怏w探測(cè)器第

1部分：工業(yè)及商業(yè)用途點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器（GB15322.1-2019）和

包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志（GB/T191-2008）等。

2022年4月，國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司自主研發(fā)

的高性能固定式MEMS氫氣傳感器HCS-F-08取得防爆合格證，防爆

等級(jí)EXdIIC,外殼防護(hù)等級(jí)IP65。該傳感器在北京市中關(guān)村延慶園

加氫站進(jìn)行使用至2023年1月。在運(yùn)行期間，共檢測(cè)到氫氣泄漏10

余次，響應(yīng)時(shí)間大部分在2s左右，取得良好效果，對(duì)MEMS氫氣傳

感器領(lǐng)域的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

五、標(biāo)準(zhǔn)所涉及的專利

無(wú)

8

六、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況

利用不斷成熟和完善的技術(shù)，開(kāi)發(fā)和使用適宜的氫氣傳感器，對(duì)

于實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確有效的氫氣泄漏監(jiān)測(cè)有重要意義。氫氣傳感器作為涉

氫應(yīng)用場(chǎng)景氫氣泄漏監(jiān)測(cè)裝置，為氫能發(fā)展提供必要的安全保障。

本標(biāo)準(zhǔn)是在廣泛調(diào)查研究和征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上編制的，符合產(chǎn)業(yè)

發(fā)展的實(shí)際要求，科學(xué)合理，具有實(shí)操性。該標(biāo)準(zhǔn)的制定可以規(guī)范氫

氣傳感器的分類，測(cè)試方法，性能指標(biāo)等要素，有力于支撐我國(guó)氫氣

傳感器技術(shù)的發(fā)展，規(guī)范行業(yè)行為，帶動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)高速健康發(fā)展。

七、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況，與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)

水平的對(duì)比情況，國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比分析或與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣

機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

編寫(xiě)過(guò)程中未采用和引用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平

的對(duì)比情況：

（一）UL2075:GasandVaporDetectorsandSensors

UL2075適用于氣體傳感器和探測(cè)器的一般性能要求。包括安裝

在室內(nèi)或室外工作有毒和可燃?xì)怏w和蒸汽探測(cè)器和傳感器，包含對(duì)電

源和信號(hào)電路的要求。

（二）CSAC22.2No.152-M1984:CombustibleGasDetection

Instruments

CSAC22.2No.152-M1984適用于現(xiàn)場(chǎng)安裝可燃?xì)怏w探測(cè)裝置，

用于監(jiān)測(cè)環(huán)境、發(fā)出警報(bào)、關(guān)閉設(shè)備或激活通風(fēng)系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)還適用

于維修人員使用的便攜式氣體檢測(cè)設(shè)備。

（三）ISO26142:HydrogenDetectionApparatus–Stationary

Applications

9

ISO26142適用于固定式安裝和應(yīng)用的用于測(cè)量和監(jiān)測(cè)氫氣濃度

的氫氣檢測(cè)裝置，規(guī)定了氫氣檢測(cè)裝置的安裝要求以及精度、響應(yīng)時(shí)

間、穩(wěn)定性、測(cè)量范圍、選擇性和抗中毒性能。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定

了氫氣檢測(cè)裝置為實(shí)現(xiàn)單級(jí)/多級(jí)安全預(yù)警的操作要求，如氮?dú)獯祾摺?/p>

通風(fēng)、系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的氫氣濃度，對(duì)氫氣的整體安全系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)定。

本標(biāo)準(zhǔn)秉持適用性、科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，結(jié)合氫氣傳感器開(kāi)發(fā)的各

項(xiàng)研究成果，對(duì)氫氣傳感器的性能、檢測(cè)、安裝、操作及運(yùn)行維護(hù)進(jìn)

行全面系統(tǒng)的規(guī)定。

八、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)

標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

現(xiàn)有的關(guān)于氫氣傳感器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都是基于將氫氣歸類為可燃

氣體而采取的標(biāo)準(zhǔn)，由于氫氣的特殊性，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)不能完全適用于

催化式MEMS氫氣傳感器。

本標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)體系中為專用標(biāo)準(zhǔn)，是催化式MEMS氫氣傳感器

方面的標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了催化式MEMS氫氣傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系中的空

白。

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與現(xiàn)行法律法規(guī)協(xié)調(diào)一致。在技術(shù)內(nèi)容上與《可燃?xì)?/p>

體探測(cè)器第1部分：工業(yè)及商業(yè)用途點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器》

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