Датчики устраняют риск искрения в водородных транспортных средствах

Водород как чистая, возобновляемая альтернатива ископаемому топливу является частью будущего устойчивой энергетики, и в значительной степени уже здесь. Однако сохраняющиеся опасения по поводу воспламеняемости ограничивают широкое использование водорода в качестве источника энергии для электромобилей. Предыдущие достижения минимизировали риск, но новое исследование Университета Джорджии теперь отбрасывает этот риск в зеркало заднего вида.

Водородные транспортные средства могут заправляться намного быстрее и ехать без дозаправки дальше, чем современные электромобили, использующие энергию аккумуляторов. Но одним из последних препятствий на пути к водородной энергетике является разработка безопасного метода обнаружения утечек водорода.

В новом исследовании задокументирован недорогой искробезопасный оптический датчик водорода, который более чувствителен и быстрее, чем предыдущие модели.

«В настоящее время большинство коммерческих датчиков водорода обнаруживают изменение электронного сигнала в активных материалах при взаимодействии с газообразным водородом, что потенциально может вызвать воспламенение газообразного водорода от электрического искрового разряда», — сказал доцент Тхо Нгуен. «Наши безыскровые оптические датчики водорода обнаруживают присутствие водорода без использования электроники, что делает процесс намного безопаснее».

Водородная энергия имеет гораздо больше применений, чем просто питание электромобилей, поэтому критически важны технологии снижения воспламеняемости. Надежные датчики для обнаружения утечек водорода и контроля концентрации важны на всех этапах экономики, основанной на водороде, включая производство, распределение, хранение и использование при переработке и добыче нефти, удобрений, металлургии, электронике, науках об окружающей среде, а также в здравоохранении и поля, связанные с безопасностью.

Тремя ключевыми проблемами, связанными с датчиками водорода, являются время отклика, чувствительность и стоимость. Текущая основная технология для оптических датчиков H2 требует дорогостоящего монохроматора для записи спектра с последующим анализом сравнения спектрального сдвига.

«С нашими оптическими нанодатчиками, основанными на интенсивности, мы переходим от обнаружения водорода при концентрации около 100 частей на миллион к 2 частям на миллион при стоимости сенсорного чипа в несколько долларов», — сказал Тхо. «Наше время отклика 0,8 секунды на 20 % быстрее, чем у лучшего доступного оптического устройства, о котором сообщалось в литературе на данный момент».

Новое оптическое устройство основано на наноизготовлении шаблона наносферы, покрытого слоем сплава палладий-кобальт. Любой присутствующий водород быстро поглощается, а затем обнаруживается светодиодом. Кремниевый детектор регистрирует интенсивность проходящего света.

Все металлы имеют тенденцию поглощать водород, но поиск подходящих элементов с правильным балансом в сплаве и разработка наноструктуры для усиления тонких изменений в пропускании света после поглощения водорода позволили им установить новый эталон того, насколько быстрыми и чувствительными могут быть эти датчики. /Р>