Într-o cercetare publicată în revista Nature Electronics, cercetători din Arabia Saudita au prezentat un dispozitiv extrem de sensibil și cu cost redus care pentru îmbunătățește siguranța combustibilului pe bază de hidrogen, și care s-a dovedit a depăși performanța detectoarelor comerciale de hidrogen existente, potrivit Cosmos Magazine.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Hidrogenul verde, care este produs prin electroliza apei folosind energie regenerabilă, are un mare potențial ca alternativă „curată” la combustibilii fosili, deoarece produce doar vapori de apă și energie atunci când este utilizat.
Combustibilul hidrogen (H2) poate fi utilizat în formă gazoasă sau lichidă. Dar, așa cum a demonstrat tragic dezastrul Hindenburg din 1937, este, de asemenea, periculos de exploziv.
Oamenii nu pot detecta o scurgere de hidrogen folosind simțurile, așa că sistemele de siguranță capabile să detecteze în mod fiabil scurgerile reprezintă o garanție vitală pentru a preveni exploziile sau incendiile în economia înfloritoare a hidrogenului.
Senzorii convenționali de hidrogen se confruntă cu mai multe limitări
Dar, potrivit Dr. Suman Mandal de la Universitatea de Știință și Tehnologie Regele Abdullah (KAUST) din Arabia Saudită, senzorii convenționali de hidrogen se confruntă cu mai multe limitări.
„Acești senzori răspund adesea lent la scurgerile de hidrogen, nu pot detecta urme de hidrogen și trebuie încălziți în timpul funcționării”, spune el.
Mandal și colaboratorii săi au conceput noul dispozitiv pentru a aborda aceste deficiențe. Acesta este fabricat dintr-un polimer semiconductor, DPP-DTT, depus pe o pereche de electrozi de platină folosind o tehnică de laborator numită centrifugare.
Cum funcționează noua tehnologie de detecție a hidrogenului
Când dispozitivul este expus la hidrogen, curentul care curge prin acesta este redus de până la 10.000 de ori. Această scădere a curentului are loc în mai puțin de 1 secundă și corespunde concentrației de hidrogen detectate.
„Această reactivitate ridicată asigură detectarea rapidă și precisă a scurgerilor de gaze, ceea ce este esențial pentru siguranța în sectoarele industrial și de transport”, spune Mandal.
Dispozitivul funcționează la temperatura camerei și poate detecta urme de hidrogen la doar 192 de părți per miliard din volumul dat, consumând în același timp doar 2 microwați – echivalentul a aproximativ a unui ceas de mână cu cuarț sau mecanic.
Testele de laborator au arătat că dispozitivul poate funcționa pe o gamă largă de temperatură și umiditate și a rămas funcțional timp de 2 ani.
Oxigenul o componentă critică a modului în care funcționează dispozitivul
Senzorul poate detecta, de asemenea, hidrogen în amestecuri de molecule volatile, cum ar fi etanolul și acetona, și în amestecuri complexe de gaze. A eșuat doar atunci când atmosfera ducea lipsă de oxigen, aceasta fiind o componentă critică a modului în care funcționează dispozitivul.
Oxigenul din aer intră în polimer și atrage electroni din material, crescând curentul care curge prin dispozitiv și lăsând oxigen în interiorul polimerului și pe electrozi.
Dacă hidrogenul este prezent și în aer, acesta trece și el prin polimer și ajunge la electrozi. Acolo se descompune în atomi de hidrogen care aderă la suprafața platinei.
Atomii de hidrogen și oxigen se combină apoi pentru a forma apă, care scapă din dispozitiv sub formă de vapori de apă. Îndepărtarea oxigenului reduce curentul care curge prin dispozitiv, ceea ce semnalează prezența hidrogenului.
„Acesta este un mecanism complet nou de detectare a hidrogenului”, spune Mandal.
Echipa a descoperit că o metodă ieftină de serigrafie ar putea fi utilizată pentru a depune DPP-DTT pe electrozi, producând în același timp un dispozitiv cu o reacție comparabilă. Ei spun că senzorul ar putea fi fabricat la un cost redus, ceea ce îl face o modalitate accesibilă și practică de a identifica rapid scurgerile de hidrogen.
„Cred că aceste eforturi vor ajuta la abordarea problemelor de siguranță a hidrogenului într-un mod rentabil și ecologic”, spune Mandal. Echipa a depus un brevet pentru lucrare și intenționează să dezvolte în continuare tehnologia.
