“燃料”大连化物所在氨泄漏监测方面取得新进展制备无线自供电氨泄漏传感器

时间：2022-10-07 10:57:26来源：化工仪器网

今天，聚焦化工小新为大家分享来自化工仪器网的《大连化物所在氨泄漏监测方面取得新进展制备无线自供电氨泄漏传感器》。

氨，分子式为NH3，是氮和氢的化合物。由于氨燃烧后会还原为还原为水和空气，近年来随着减碳排放等环保理念的提出，液氨作为一种船用燃料，因为其零碳、储存安全和高能量密度的特点，受到越来越多的重视。目前，欧洲、日本、韩国、中国都在开展氨燃料船舶研发工作。中国上海船舶研究设计院和大船集团分别于2019年推出了18万吨氨燃料散货船和23000TEU氨燃料集装箱船概念设计，江南造船将于2021年推出氨燃料4万方重型液化气船概念设计，中国船级社(CCS)则已启动氨燃料动力船舶相关规范指南制定工作。

但是在氨燃料发展的同时，也不可忽视的是，氨对人体的眼、鼻、喉等有刺激作用，吸入大量氨能造成短时间鼻塞，甚至可能引起窒息死亡，液氨对粘膜具有强烈的刺激性。人体长时间暴露在氨环境中，可能会损害眼睛、肝脏、肾脏或肺部。在狭窄的机舱内，氨气泄漏会严重危害船员的生理健康。因此，针对长途海上航行，开发一种实时准确监测氨气浓度的方法至关重要。

中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)化学传感器研究组(106组)冯亮研究员团队与大连海事大学轮机工程学院徐敏义教授团队合作，在氨能船舶的氨泄漏监测方面取得新进展。合作团队提出了一套完整的无线传输自供电传感系统，包括基于蜂窝状摩擦纳米发电机(TENG)的发电系统、基于碳纳米管掺杂的聚吡咯(CNTs-PPy)的氨检测系统，以及信号采集传输系统等。

研究人员制备了一种基于碳纳米管掺杂的聚吡咯氨气检测系统。碳纳米管与导电聚合物具备的协同效应，可以提高电子传导效率，进而显著增强室温下的传感性能。基于该材料的传感器表现出了检测限低(0.2ppm)、响应时间短(约90s)、选择性高、稳定性好、成本低、可使用性强等特点，可充分满足所需要的传感性能。该传感器通过与低功耗蓝牙模块的组合，实现了从检测模块到计算机终端的快速无线通讯；再通过与海事大学提供的蜂窝结构摩擦纳米发电机相结合，收集了船舶发动机振动产生的机械能，并将其转化为电能，成功实现了整个传感系统的自驱动。随后，该设备在大连海事大学提供的远航科考船上进行了实地测试：在高温高湿度的底层机舱中，整个传感系统保持了正常运作，充分证实了其在实际应用中的潜力。该自供电无线检测系统可为远洋航行中的氨泄漏行为进行长期免维护监测，为氨能的进一步应用推广发挥了重要作用。

相关研究成果以“A Full-set and Self-powered Ammonia Leakage Monitor System based on CNTs-PPy and Triboelectric Nanogenerator for Zero-carbon Vessels”为题，发表在《纳米能源》(Nano Energy)上。

参考资料来源：大连化物所