氢作为一种清洁的、可再生的化石燃料替代品,是未来可持续能源的一部分,而且在很大程度上已经存在了。然而,对可燃性的担忧挥之不去,限制了氢作为电动汽车动力来源的广泛使用。之前的研究已经将这种风险降到了最低,但是佐治亚大学的一项新研究却将这种风险置之脑后。

与今天使用电池供电的电动汽车相比,氢动力汽车在不加油的情况下可以更快地加油,走得更远。但氢能发电的最后一个障碍之一是确保检测氢泄漏的安全方法。

一项新的研究证明了一种廉价的、无火花的、基于光学的氢传感器,它比以前的型号更灵敏、更快。

副教授Tho Nguyen说:“目前,大多数商用氢传感器检测到活性材料与氢气相互作用时电子信号的变化,这可能通过电火花引发氢气点火。”。“我们的无火花光学氢传感器可在不使用电子设备的情况下检测氢的存在,使过程更加安全。”

氢动力除了为电动汽车提供动力外,还有更多的用途,因此降低可燃性的技术至关重要。用于氢泄漏检测和浓度控制的强大传感器在以氢为基础的经济的各个阶段都很重要,包括石油加工和生产、肥料、冶金应用、电子、环境科学以及健康和安全相关领域的生产、分配、存储和利用。

与氢传感器相关的三个关键问题是响应时间、灵敏度和成本。目前H2光学传感器的主流技术要求使用昂贵的单色仪记录光谱,然后分析光谱偏移比较。

Tho说:“通过我们的基于强度的光学纳米传感器,我们可以从检测百万分之百100到百万分之2的氢,而传感芯片的成本只有几美元。”“我们0.8秒的响应时间比目前文献中报道的最佳光学设备快20%。”

这种新型光学器件依赖于纳米制造,在纳米球模板上覆盖钯钴合金层。任何存在的氢都会被迅速吸收,然后被LED检测到。硅探测器记录透射光的强度。

所有金属都倾向于吸收氢,但在合金中找到合适的平衡元素,并设计纳米结构,放大吸收氢后光传输的细微变化,使他们能够为这些传感器的速度和灵敏度设定一个新的基准。

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传感器技术杂志

本文首次发表于2021年6月号传感器技术杂志。

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