Хотя существует высокий спрос на датчики газообразного водорода (H2) для управления промышленными процессами, обнаружения утечек, пищевых продуктов и медицинских приложений, существует множество препятствий на пути создания датчиков с высокой чувствительностью и низким пределом обнаружения (LoD) в отношении H2.
В исследовании, недавно представленном в журнале ACS Sensors, исследователи из мельбурнского университета RMIT продемонстрировали, что световые амперометрические газовые сенсоры с чувствительными слоями на основе кристаллов дальнего упорядочения диоксида титана (TiO2), оснащенного палладием, могут обеспечить гораздо лучшее обнаружение газообразного водорода в концентрации от 10 до 40 000 частей на миллион.
Датчик команды RMIT состоит из крошечных сфер, известных как коллоидные (или фотонные) кристаллы. По словам исследователей, полые формы этих кристаллов очень похожи на крошечные выпуклости, которые можно найти на поверхности крыльев бабочки, и они «ультраэффективны» при поглощении света. Это позволяет датчику собирать всю необходимую энергию от света, а не от тепла. Чтобы создать датчик, исследователи сначала покрыли электронный чип тонким слоем фотонных кристаллов, а затем – титано-палладиевым композитом. Когда водород вступает в реакцию с чипом, газ превращается в воду, создавая электрический ток. Датчик измеряет величину тока, чтобы определить, сколько газообразного водорода присутствует.
Кандидат наук и первый автор Эбтсам Аленези сказал, что этот датчик безопаснее и дешевле в эксплуатации, чем коммерческие датчики водорода. По словам Аленези, хорошо продуманный производственный процесс команды означает, что их технологии можно легко масштабировать до промышленного уровня. Теоретически можно было бы быстро производить сотни датчиков одновременно.
Большинство коммерческих датчиков водорода, которые работают при температурах до 150 градусов Цельсия и выше, не справляются с присутствием оксида азота. Однако, как сообщается, новая технология группы RMIT может с высокой степенью точности изолировать водород от других газов. Команда университета RMIT надеется, что, обнаружив даже малейшие утечки, их новый датчик сможет развеять опасения и недоверие общественности к водороду и сектору возобновляемых источников энергии в целом. Водород, который широко признан топливом будущего, может стать опасным в случае утечки, поскольку существует вероятность взрыва в воздухе при концентрации около 40 000 частей на миллион.
Исследователи также надеются, что их датчик можно будет интегрировать в портативное устройство для получения мгновенных результатов. Команда подала заявку на предварительный патент и планирует коммерциализировать датчик, сотрудничая с другими производителями.
© digitrode.ru