氢能具有燃烧放热量高、对环境无污染、来源广泛等优点，已经被认为是人类未来的主要能源。由于氢气无色无味难以察觉，并且在很宽浓度范围内(4.65-93.9vol％)易燃易爆，因此其操作具有很高的危险性。目前市场销售的氢气传感器，多为半导体型和电化学型，结构复杂、成本高、易受气体干扰。并且由于能测量的浓度范围较窄(0-0.1vol％)，无法对氢气泄露后在较宽浓度范围内进行监测和安全评估。近年来，由于燃料电池等氢能技术的快速发展和逐步应用，氢能安全技术，尤其是氢气传感器的研究受到了格外的重视。 热电型氢气传感器利用氢气的氧化放热反应，在热电材料上建立温度差，通过测量产生的电压值计算得到氢气浓度。本文通过对热电氢气传感器的主要部件进行研究和优化，开发出结构简单，能在室温下工作，具有较高灵敏度的氢气传感器。该传感器不仅能满足国家标准GB15322对可燃气体传感器的要求，与市场上先进的氢气传感器产品比较，其性能具有较大的优势。通过相关的Labview数据采集和分析软件的开发，形成了多探头氢气在线监测系统，并在涉氢工厂进行了实地测试。结果表明，该热电型传感器不仅能准确测试出每一次的氢气泄漏，还可对氢气浓度相对于爆炸极限进行安全评估。 本论文的主要研究工作和获得的结果如下： (1)采用Bi-Te混合粉末直接作为靶材，开发出新的薄膜溅射制备工艺，通过相同溅射功率下薄膜和靶材成分的对比，获得制备特定薄膜成分的工艺。该溅射方法能较好地解决传统溅射工艺中靶材利用率低、成分易偏差等缺点。 (2)制备出不同组分的热电薄膜，并对其热电性能进行测量，采用加热器代替催化剂部件，组成氢气传感器。在相同测试条件下，通过对传感器输出电压和热电参数的关系分析，获得了热电参数对传感器性能的影响关联度，为热电型气体传感器反馈部件提供了选材参考。 (3)采用不同的制备方法研究氢敏催化剂，从工作温度、加工程序、粘结方式等因素综合考虑，最终选取了Pt/γ-Al2O3作为传感器的感应部件。通过对催化剂制备工艺参数的考察，包括：焙烧温度、焙烧时间、活性组分负载量、还原温度、还原时间等，获得具有高灵敏度和高选择性的氢敏催化剂。 (4)借助第一性原理，利用Material Studio软件的CASTEP模块，对Bi-Te及掺杂Sb或Se的理想晶体模型进行计算，通过对计算结果中的能带结构和态密度的分析，结合实验结果，获得了热电材料性能参数的理论指导。 (5)通过将多个热电薄膜串联，获得了相同测试条件下的高输出电压信号，提高了传感器的灵敏度。借助ANSYS有限元软件的热分析模块，对催化剂尺寸大小和载体厚度进行了分析和优化，获得的传感器室温下在3vol％的氢气浓度中输出电压信号可达33.7mV，响应时间低于30s，且在0.1-4.65vol％范围内输出电压与氢气浓度呈线性关系。 (6)将本热电型氢气传感器按GB15322规定的各项目进行检验，并与国际知名品牌传感器的性能进行了比较。从工业安全控制角度考虑，开发出一套多探头实时检测软件系统，并在某炼油厂实地测试中获得成功。