《催化式MEMS氢气传感器技术规范》编制说明

中国标协标准《催化式MEMS氢气传感器技术规范》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

根据中国标准化协会【2022】109号文件，同意立项编制《催化

式MEMS氢气传感器技术规范》，由中国标准化协会城镇基础设施

分会暨北京城市管理科技协会组织实施编制工作。标准编制组结构完

善，规模适度充实，参编者来自国家电投集团科学技术研究院有限公

司、应急管理部沈阳消防研究所、北京航天试验技术研究所、和尘自

仪（嘉兴）科技有限公司、苏州芯镁信电子科技有限公司、国家石油

天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司、中国电子科技集

团公司第四十八研究所、郑州炜盛电子科技有限公司、威海市乐家电

子科技有限公司、上海和璞电子技术有限公司、凯迈（洛阳）气源有

限公司、苏州慧闻纳米科技有限公司、北立传感器技术(武汉）有限

公司共计13家行业内单位，均具有多年的工作经验，参编者都曾参

与过相关技术标准的编写。

1.2编制背景和目标

在全球应对气候变化，在我国能源安全和碳中和目标的大背景

下，氢能源已经成为清洁、低碳、高效、可持续的二次能源。然而，

随着氢从工业应用向能源应用的转变，氢的应用规模、应用场景和受

众都极大扩展，从上游制氢、中游储氢运氢到下游用氢，整个产业链

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的安全问题备受关注。

由于氢气的特殊性质，涉氢产品在使用过程中，极易发生氢气泄

漏，当氢气达到一定浓度时遇到微小能量的点火源即可引发燃烧、爆

炸等事故，从而造成安全事故。根据国际氢能源委员会发布数据显示

世界氢能占比18%，中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产

业白皮书》中预测到2050年中国氢能源比例将达到10%。氢能的广

泛应用使得氢安全问题越来越重要。事实上，自2019年以来，全球

范围内发生了多起涉及到氢能制储运加等各个环节的爆炸事故，大部

分事故的直接原因就是氢气的泄漏，这也给行业敲响了警钟。在涉氢

的场景，如加氢站、制氢站和氢燃料电池系统等，氢气泄漏的快速监

测并及时采取应急措施是防止氢气泄漏事故进一步发展为燃烧爆炸

等严重事故的必要手段，因此通过快速准确可靠的氢气传感器对氢气

泄漏进行实时监测成为氢安全的必要环节。

国内氢气作为能源规模化利用起步较晚，氢气传感器整体技术水

平也有待进一步提高。虽然已有关于可燃气体检测报警器的相关国家

标准正在实施，但氢气与其他可燃气体之间存在较大的理化性质差

异，主要表现在扩散速度极快，可燃范围广，点火能低等，现有的可

燃气体检测报警器在氢能设施中的应用效果较差，目前还没有一套针

对性的氢气传感器标准体系，难以满足氢能行业安全发展对氢气传感

器的需要。

本标准将为氢气传感器生产制造商和使用方提供依据，有助于氢

气传感器设计、制造、使用等工作的开展，对于推动氢气传感器在涉

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氢领域的安全推广具有重要意义。同时，本标准研究工作和成果将在

国际上起引领和示范作用，从而提升我国标准制定工作的影响力。

1.3主要工作过程

1.3.1立项阶段（2021.10-12）

（1）2021年10月，向中国标准化协会提交立项申请。

（2）2021年12月，召开立项论证会。

1.3.2准备阶段（2022.5-11）

（1）成立编制组：按照参加编制标准的条件，通过和有关单位

协商，落实标准的参编单位及主要起草人员。

（2）编制工作大纲（草案）。

（3）召开编制组工作会议（启动会）：2022年5月6日中国标

准化协会城镇基础设施分会通过腾讯会议（会议号：509-498-107）

组织召开了《催化式MEMS氢气传感器技术规范》启动会暨第一次

工作会议。会议明确了标准的适用范围和主要条文内容、需要解决的

技术问题和解决方案。编制组成员对编制工作进行了讨论，确定了工

作分工和进度安排（分工见表1）。

表1：编制组分工

章节承担小组组长单位

1.范围

2.规范性引用文件1组国家电投集团科学技术研究院有限公司

3.术语和定义

和尘自仪（嘉兴）科技有限公司

4.基本参数1组

郑州炜盛电子科技有限公司

3

威海市乐家电子科技有限公司

苏州芯镁信电子科技有限公司

5.技术要求1组凯迈（洛阳）气源有限公司

中国电子科技集团公司第四十八研究所

北京航天试验技术研究所

6.试验方法1组国家石油天然气管网集团有限公司科学

技术研究总院分公司

应急管理部沈阳消防研究所

7.检验规则1组

上海和璞电子技术有限公司

北立传感器技术(武汉）有限公司

8.标志、包装、运输和贮存1组

苏州慧闻纳米科技有限公司

1组：

国家电投集团科学技术研究院有限公司

应急管理部沈阳消防研究所

北京航天试验技术研究所

和尘自仪（嘉兴）科技有限公司

苏州芯镁信电子科技有限公司

国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司

中国电子科技集团公司第四十八研究所

郑州炜盛电子科技有限公司

威海市乐家电子科技有限公司

上海和璞电子技术有限公司

凯迈（洛阳）气源有限公司

苏州慧闻纳米科技有限公司

北立传感器技术(武汉）有限公司

1.3.3编制阶段（2022.5-2022.12）

标准编制工作阶段主要做了以下几项工作：

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（1）调研工作：包括对现行相关标准、规范的研究，对新科技、

新技术、新设备适用性和应用情况的调研。编制中着重考虑本标准的

普适性、先进性和可操作性。

（2）编写标准草稿及研讨工作：根据标准编制大纲确定的工作

原则及分工责任，逐级开展标准的研究编制工作。编制组按照编制工

作计划，先后召开了四次编制组和多次小组工作讨论会议，对标准编

制过程中的技术问题进行分析研讨，对已起草标准的主要章、节内容

进行深入细致地讨论，对标准各部分提出了具体的修改意见和建议。

标准中大部分内容已在会议上取得了一致性意见，根据会议研讨的内

容对初稿进行修改完善，形成了征求意见稿。

1.3.4征求意见阶段（2023.1-2023.3）

经过4次全体编制组的讨论会，经过文献研究和实地调研等方式

结合，目前标准编制相对比较成熟，已形成征求意见稿，准备面向行

业征求意见。

二、标准编制原则

本标准在充分调研分析总结现有氢气传感器的基础上，参考了

GB3836.1-2021《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》、GB12978

《消防电子产品检验规则》、GB15322.1-2019《可燃气体探测器第

1部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器》、GB/T28855-2012

《硅基压力传感器》、GB/T191-2008《包装储运图示标志》、JJG

693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》、GB/T17626.3-2016《电

磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》等标准中有

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关内容的编写，对MEMS氢气传感器的定义和基本参数、技术要求

和试验方法等方面作了较详细的规定，以确保催化式MEMES氢气传

感器的规范化建设和运行。

2.1通用性原则

本标准涵盖了MEMS氢气传感器的基本参数、响应时间、抗气

体干扰性能、抗中毒性能、长期稳定性、防爆要求、抗震要求、使用

寿命、型式检验、包装、运输和贮存的要求，通用性较高。

2.2指导性原则

本标准提出的技术要求对于MEMS氢气传感器的制定具有指导

意义，可以填补我国在MEMS氢气传感器领域内技术规范的空白，

为氢气传感器行业提供可参考的技术指导。

2.3协调性原则

本标准提出的技术要求与国家、行业标准中的方法协调统一、互

不交叉。仅针对以硅、硅复合材料、金属铂或镍铬合金为基本材料，

基底上覆盖有催化敏感材料的MEMS氢气传感器进行具体规定。

2.4兼容性原则

本标准提出的技术和要求充分考虑了氢能行业常用的传感器工

艺，具有普遍适用性。

三、标准主要内容

1、标准主要内容和适用范围

本标准规定了MEMS氢气传感器的基本参数、响应时间、抗气

体干扰性能、抗中毒性能、长期稳定性、防爆要求、抗震要求、使用

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寿命、型式检验、包装、运输和贮存的技术要求。

本标准适用于以硅、硅复合材料、金属铂为基本材料，基底上覆

盖有催化敏感材料的MEMS氢气传感器的试验、检验、包装、运输及

贮存。

2、MEMS氢气传感器的定义

以硅、硅复合材料、金属铂为基本材料，组成可实现加热功能的

结构组成基底，基底上覆盖有催化敏感材料，以实现对氢气的检测。

3、技术要求。

该标准从外观要求、灵敏度、响应时间、启动时间、元件输出值

的稳定性、基本误差、抗高浓度氢气冲击性、抗气体干扰性能、抗中

毒性能、低浓度允许、长期稳定性、振动要求、防爆要求、外壳阻燃

等多方面对MEMS氢气传感器进行了具体规定。

4、试验方法

本部分规定了通用要求、示值/基本误差试验、示值重复性试验、

零点漂移试验、响应时间试验、方位试验、环境试验、机械环境试验、

电磁兼容试验、高速气流试验、抗气体干扰性能试验、抗高浓度气体

冲击性能试验和离散替换性测试等方面做了具体规定。

5、检验规则

本部分对出厂检验和型式检验做了具体规定。每批产品在进入成

品库或交货时，按照试验方法进行完检验合格后，方可出厂。产品出

厂检验项目中，有100%检验和抽样检验。对于某些情形，如新产品

检定、定型试验或老产品转厂生产时，正式生产后，如结构、材料、

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工艺有重大改变可能影响产品性能时，需要进行型式检验。

6、包装、运输和贮存

按产品包装规定执行，随机文件须包括：产品合格证书、产品使

用说明书、装机单、随机备用附件清单和安装图。图示标志应符合

GB/T191-2008的规定。必须轻拿轻放，按箱子箭头标志堆放，避免

激烈震动、撞击和日晒雨淋。产品需放置在通风干燥的环境，室温需

保持在-10℃～+60℃、相对湿度需不超过85%RH，无凝露、无腐蚀

性气体和化学药品，并保证放置场所干净、整洁、有序。

四、主要验证情况

本标准中所罗列出的技术指标和要求均依据现行国家、行业等标

准如硅基压力传感器（GB/T28855-2012）、加氢站技术规范（GB

50516）、氢气使用安全技术规程（GB4962）、可燃气体探测器第

1部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器（GB15322.1-2019）和

包装储运图示标志（GB/T191-2008）等。

2022年4月，国家电投集团科学技术研究院有限公司自主研发

的高性能固定式MEMS氢气传感器HCS-F-08取得防爆合格证，防爆

等级EXdIIC,外壳防护等级IP65。该传感器在北京市中关村延庆园

加氢站进行使用至2023年1月。在运行期间，共检测到氢气泄漏10

余次，响应时间大部分在2s左右，取得良好效果，对MEMS氢气传

感器领域的发展具有指导意义。

五、标准所涉及的专利

无

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六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

利用不断成熟和完善的技术，开发和使用适宜的氢气传感器，对

于实现快速准确有效的氢气泄漏监测有重要意义。氢气传感器作为涉

氢应用场景氢气泄漏监测装置，为氢能发展提供必要的安全保障。

本标准是在广泛调查研究和征求意见的基础上编制的，符合产业

发展的实际要求，科学合理，具有实操性。该标准的制定可以规范氢

气传感器的分类，测试方法，性能指标等要素，有力于支撑我国氢气

传感器技术的发展，规范行业行为，带动我国氢能产业高速健康发展。

七、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准

水平的对比情况，国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样

机的相关数据对比情况

编写过程中未采用和引用国际标准。与国际、国外同类标准水平

的对比情况：

（一）UL2075:GasandVaporDetectorsandSensors

UL2075适用于气体传感器和探测器的一般性能要求。包括安装

在室内或室外工作有毒和可燃气体和蒸汽探测器和传感器，包含对电

源和信号电路的要求。

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

Instruments

CSAC22.2No.152-M1984适用于现场安装可燃气体探测装置，

用于监测环境、发出警报、关闭设备或激活通风系统，该标准还适用

于维修人员使用的便携式气体检测设备。

（三）ISO26142:HydrogenDetectionApparatus–Stationary

Applications

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ISO26142适用于固定式安装和应用的用于测量和监测氢气浓度

的氢气检测装置，规定了氢气检测装置的安装要求以及精度、响应时

间、稳定性、测量范围、选择性和抗中毒性能。同时，该标准还规定

了氢气检测装置为实现单级/多级安全预警的操作要求，如氮气吹扫、

通风、系统关闭时的氢气浓度，对氢气的整体安全系统进行了规定。

本标准秉持适用性、科学性、严谨性，结合氢气传感器开发的各

项研究成果，对氢气传感器的性能、检测、安装、操作及运行维护进

行全面系统的规定。

八、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关

标准，特别是强制性标准的协调性

现有的关于氢气传感器的标准规范都是基于将氢气归类为可燃

气体而采取的标准，由于氢气的特殊性，现有的标准不能完全适用于

催化式MEMS氢气传感器。

本标准在标准体系中为专用标准，是催化式MEMS氢气传感器

方面的标准，填补了催化式MEMS氢气传感器技术标准体系中的空

白。

本标准内容与现行法律法规协调一致。在技术内容上与《可燃气

体探测器第1部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器》

（GB15322.1-2019）所制定的试验方法规定相适应；本规范与现行相

关标准如《硅基压力传感器》（GB/T28855-2012）、《包装储运图

示标志》（GB/T191-2008）、《道路车辆电器及电子设备的环境条

件和试验》（ISO16750：2006）和《环境实验方法(电气、电子)温湿

度组合(循环)实验方法》（JISC60068-2-38）等均协调一致。