Новые сенсоры защищают водородные автомобили, устраняя искрение

Оптический безискровой датчик водорода: быстрее, чувствительнее, дешевле

Водород как чистое, возобновляемое альтернативное ископаемому топливу — часть будущего устойчивой энергетики; однако остаточные опасения по поводу горючести ограничили широкое использование водорода как источника питания для электромобилей. Водородные автомобили могут заправляться намного быстрее и ехать дальше без дозаправки, чем современные электромобили на батареях. Но один из последних барьеров для водородной энергетики — обеспечение безопасного метода обнаружения водорода.

Главная проблема: электронные сенсоры могут вызвать взрыв

Исследователи разработали недорогой, безискровой, оптический датчик водорода, который более чувствителен — и быстрее — предыдущих моделей. Большинство коммерческих датчиков водорода обнаруживают изменение электронного сигнала в активных материалах при взаимодействии с газом водорода, что может потенциально вызвать зажигание водорода электрической искрой. Новый сенсор обнаруживает присутствие водорода без электроники.

Широкое применение: не только автомобили

Водородная энергетика имеет гораздо больше применений, чем питание электромобилей, и технологии снижения горючести критичны. Надёжные сенсоры для обнаружения утечек водорода и контроля концентрации важны на всех этапах водородной экономики: производство, распределение, хранение и использование в нефтепереработке, производстве удобрений, металлургии, электронике, экологических науках, здоровье и безопасности.

Три ключевые проблемы: время отклика, чувствительность, стоимость

Три ключевые проблемы, связанные с датчиками водорода — время отклика, чувствительность и стоимость. Текущая мейнстримовая технология для оптических датчиков H₂ требует дорогого монокроматора для записи спектра, за которым следует анализ спеktrального сдвига.

Прорыв: от 100 ppm до 2 ppm за пару долларов

Новые наносенсоры переходят от обнаружения водорода примерно на 100 частей на миллион к 2 части на миллион, при стоимости всего нескольких долларов за сенсорный чип. Новое оптическое устройство опирается на нанофабрикацию шаблона наносфер, покрытого слоем сплава палладия и кобальта. Любой присутствующий водород быстро абсорбируется, затем обнаруживается светодиодом. Кремниевый детектор записывает интенсивность переданного света.