中文摘要：

随着能源危机与环境污染问题的日益突出，新型氢能源在国家发展战略上的意义日益明显。氢能的安全性是氢能源大规模应用必须考虑和解决的关键问题，开发高性能氢气传感器是发展氢经济的首要前提和重要保障。本课题利用热电转换机理开发一种新型高性能氢气传感器。本项目通过晶格复合设计的理论计算提出可人工剪裁的超晶格结构,实现高性能热电复合材料的结构设计。然后，通过湿化学方法合成超晶格结构的热电材料,进一步改变工艺参数来优化材料结构和性能，得到高性能热电薄膜。筛选氢气低温氧化的催化剂，利用电子束蒸发在热电薄膜表面沉积催化剂层。该氢气传感器具有环境友好、结构简单、体积小、低驱动、快速响应、性能稳定、高灵敏性的特点。本研究结果将广泛适用于加氢站、氢燃料电池动力系统及各种制氢装置，是氢能应用的可靠监测和预警手段。

结论摘要：

随着能源危机与环境污染问题的日益突出，新型氢能源在国家发展战略上的意义日益明显。氢能的安全性是氢能源大规模应用必须考虑和解决的关键问题，开发高性能氢气传感器是发展氢经济的首要前提和重要保障。本课题利用热电转换机理开发微小型氢气传感器，通过能带结构计算和反应条件的精确控制，确保了热电材料的组成结构和性能；通过对磁控溅射薄膜制备方法和工艺路线的优化，制成了优良的热电薄膜材料；通过对催化剂的研究并改进传感器的结构设计，获得了结构简单、性能稳定的微小型氢气传感器，可用于各类涉及氢气场合下的泄漏检测和安全评估。相比于现有的只能检测浓度低于1000 ppm（0.1 vol.%）氢气浓度的产品，该传感器能更好地满足可燃气体传感器对易燃易爆气体最低爆炸极限的检测要求。结合自行开发的多探头氢气检测软件系统，本传感器可用于氢气泄漏浓度检测和距离爆炸极限的安全评估。