详细研究了利用紫外-光刻、电铸(UV-LIGA)技术制作全铜结构折叠波导各个阶段中氢气退火工艺对实验的影响。氢气退火工艺主要用于两个阶段: 第一阶段为对铜基板的烧氢处理 (前期), 第二阶段为实现金属结构后对基板和铸层整体的烧氢处理(后期)。实验发现, 前期氢气退火除清洁基板、降低内应力外, 还能发生晶界迁移, 使晶粒在高温下生长趋于稳定, 利于生长与之结合更紧密的电铸层。但该处理需提前至基板抛光之前, 否则会导致平整度变差。后期氢气退火除检测全铜结构能否经受高温焊接外, 还有助于进一步去除光刻胶, 并促进基板和铸层在高温下生长为结合紧密的共同体。

为了快速检测氢气泄漏，迫切需要开发一种更安全、浓度检测下限更低的氢气传感器。将镀有钯膜的微悬臂梁探针与单模光纤端面进行组装，设计了一种易制备且低成本的光纤氢气传感器。实验结果表明，该传感器具有超高的氢气响应灵敏度，约为-9.887 μm/%，同时具有低至1.76×10^-3%的超低检测下限和优异的重复性。在痕量氢气体积分数条件下，该传感器对氢气体积分数表现出优异的线性响应，这对痕量气体检测具有重要意义，使其在氢能源电池、核电站和太空探索中具有重要的应用价值。

为了实现液相中氢气体积分数的准确检测, 该文利用钯、氧化硅超疏水溶胶和倾斜光纤光栅制备了氢气传感器。首先, 在倾斜光纤光栅表面采用磁控溅射法涂覆了一层致密的钯膜, 用于响应氢气体积分数变化信息; 然后, 采用镀膜提拉法在钯膜表面涂覆一层氧化硅超疏水膜, 用于阻止水分子进入钯膜内部, 导致钯膜从光纤表面脱落, 进而增强了传感器在液相环境下运行的稳定性。实验研究了钯膜厚度对传感器氢敏响应特性的影响, 并利用传感器对液相中的氢气体积分数进行了检测。研究结果表明, 传感器能准确响应液相中氢气体积分数的变化信息, 当钯膜厚度为120 nm时, 灵敏度达到-15.29 pm/%, 最大相对误差为8.67%。

氢气物性活泼，容易泄漏引发着火爆炸事故。在布置点型氢气传感器的基础上，通过拉曼激光雷达遥测技术加强氢气泄漏非接触式远距离、大覆盖面监检测，能够为氢能利用场景多元化的高速发展和保障氢能安全高效利用提供支撑。首先概述了气体拉曼散射基本原理，其次从系统结构和检测效果两方面介绍了国内外氢气泄漏拉曼激光雷达遥测技术的研究进展，最后对拉曼激光雷达遥测技术在氢气泄漏监检测方面的应用进行了展望。

氢气作为一种可持续、无污染的新型绿色能源，在现代工业中受到了广泛关注。但在存储和使用过程中，氢气容易发生泄漏并引发爆炸，因此对其体积分数进行检测非常重要。为此，提出一种基于钯（Pd）修饰六方氮化硼（hBN）薄膜的新型探针式光纤氢气传感器。讨论hBN薄膜的机械和光学特性，指出其作为Fabry-Perot（F-P）干涉仪反射膜在机械、光学、氢气吸附/脱附速度等领域所具有的显著技术优势；研究hBN表面敷Pd的工艺过程；设计以Pd修饰hBN薄膜为反射膜的光纤F-P腔结构并研究其制备工艺。实验结果表明，所设计的传感器在氢气体积分数为0.02%~0.5%时的检测灵敏度为0.58 pm/10^-6，对体积分数为0.1%的氢气的响应时间为60 s，且具有重复性好等特点。该传感器结构紧凑、耐腐蚀，在电力变压器油中氢气检测等方面具有潜在的技术优势。

推动硅酸盐材料制造过程的低碳排放对于实现碳达峰、碳中和总体战略目标意义重大。本工作以平板玻璃窑炉为基础，采用数值模拟方法开展氢能在玻璃窑炉中应用的基础研究。分析采用天然气/氢气混合燃料对玻璃窑炉燃烧空间温度场/速度场分布、燃烧生成烟气成分的影响，预测氢能在玻璃窑炉中应用的可行性。结果表明，采用天然气/氢气混合燃料为玻璃液熔化提供能量，可以保证玻璃窑炉温度制度稳定。采用天然气/氢气混合燃料供能，燃料燃烧速率加快，释放热量集中，掺氢体积比为20%及以上时，燃烧形成的火焰长度会明显缩短，而热烟气在窑炉内停留时间延长。对比基础窑炉，采用掺氢比例40%的燃料，窑炉总烟气排放质量减少了4.13%，CO2排放质量减少了12.50%，烟气中NOx浓度由1 093 mg·Nm-3 (干燥，8% O2条件下)增加至1 282 mg·Nm-3 (干燥，8% O2条件下)。为推动氢能在硅酸盐制造领域的应用还需开展燃烧系统设计、耐火材料侵蚀等方面研究，以解决氢能在大型窑炉中应用存在的问题。

采用钨粉过氧化聚钨酸法制备三氧化钨溶胶，并掺杂氯铂酸。采用旋涂法制备含有铂的氢致变色三氧化钨（Pt-WO₃）纳米薄膜。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和X射线能谱分析等方法分析薄膜的性质，测试结果表明：薄膜为非晶态；薄膜表面平整，没有凸起及裂痕，金属单质铂均匀分布在薄膜表面；薄膜表面均匀分布着三氧化钨分子，呈疏松多孔结构。搭建透射式光纤氢气传感系统，当氢气分子存在时，掺杂铂的三氧化钨薄膜在铂的催化下发生化学反应，进而改变薄膜的折射率，通过测试透射光强变化情况反演氢气浓度。研究结果表明，匀胶机转速为3100 r/min、旋涂时间为60 s、退火温度为400 ℃、退火时间为60 min的条件下制备的Pt-WO₃薄膜，在体积分数5%的H₂下通氢响应时间约为62 s，通氢前后信号响应幅值变化率约为91.54%，并且该薄膜具有良好的重复性和稳定性。

采用基于密度泛函理论体系下的第一性原理平面波超软赝势方法，研究了金红石相二氧化钛［TiO₂（110）］表面吸附氢气（H₂）的微观机制，计算了TiO₂表面的吸附能、态密度、电荷布局和光学性质的变化。结果表明：单碳（C）、单钼（Mo）以及C、Mo共掺杂的金红石相TiO₂（110）表面均容易吸附H₂，吸附方式属于化学吸附。掺杂后，禁带中形成的杂质能级可以诱导光生电子与空穴的分离，为电子在禁带中的跃迁提供“阶梯”，改善了TiO₂表面的光学性质，在可见光380~780 nm范围内C、Mo共掺，单Mo掺杂和单C掺杂材料的光学性能依次降低。C、Mo共掺时，TiO₂表面的吸收系数和反射率峰值较未掺杂时分别提高了约5倍和6倍。本工作加深了人们对TiO₂表面吸附H₂的微观机制的理解，利用掺杂方法改善了材料的光学性能，为TiO₂在H₂传感器中的应用提供了理论支持。