寻找隐藏的氢：用于检测氢气泄漏的新型多孔纳米片

近年来，氢(H2)已成为我们寻求替代燃料以缓解全球变暖等环境问题的清洁能源的最佳选择。H 2燃料电池被誉为“未来的电池”，被吹捧为下一代的燃料。虽然这一切都很好，但 H2存在一个主要问题：与其他所有气体燃料一样，它具有高度爆炸性。2019 年 5 月在韩国江陵和同年 6 月在韩国江陵的 Uno-X 加油站发生的情况是，在低至 4% 的 H2泄漏到空气中的情况下，轻微的火花就可能引发爆炸。挪威。因此，安全是处理 H2的主要问题气体;这保证了即使是最小的 H2泄漏也能感应到，以避免发生事故。

虽然可以使用 H2泄漏检测器，但它们需要高温才能运行(例如基于金属氧化物半导体的气体传感器)，这使得它们在检测爆炸性或易燃气体时价格昂贵、寿命短且危险。由于缺乏足够的气体检测活性位点(例如氧化锌 [ZnO]“纳米片”)，它们的灵敏度也很低。因此，科学家们一直在忙于开发能够克服这些限制的传感器。

在传感器和执行器上发表的一项新研究中：韩国仁川国立大学的一组科学家 B. Chemical提出了一种新颖的室温 H2传感器设计，该设计利用了纳米薄的“二维”锌片氧化物充满了纳米尺寸的孔，被恰当地命名为“Holey 2D nanosheets”。“普通的 ZnO 纳米片由于自重堆叠会阻塞气体检测的活性位点，因此灵敏度低。Holey 2D 纳米片通过打开阻塞的活性表面的孔解决了这个问题，”领导这项研究的 Manjeet Kumar 博士解释说。

科学家们在三种不同的温度(400°C、600°C 和 800°C)下对 ZnO 纳米片进行热处理以调整它们的孔密度，用这些样品制造 H2传感器设备，并记录它们对不同 H 水平的响应2和其他气体，室温下气体浓度为 100 ppm(百万分之几)。该团队还研究了“金属化理论”的有效性，该理论表明潜在的传感机制是由于半导体到金属的转变，其中 ZnO 在暴露于 H2气体时“还原”为 Zn 金属。

他们发现，在 400°C (ZnO@400) 处理的 ZnO 纳米片具有最大的孔数，对 100 ppm H2的响应最高，最快的响应时间约为 9 秒。此外，ZnO@400 在 45 天后还表现出高重复性和稳定性，约为 97-99%。最后，他们发现实验证据支持金属化理论。

这些结果强烈表明，二维多孔 ZnO 纳米片具有显着的物理/化学特性，可能会在未来彻底改变气体传感性能。Kumar 博士推测，“室温 H2传感器将在未来技术中发挥关键作用，尤其是随着物联网的出现。我们的多孔二维 ZnO 传感器将能够实施创新的 H2 检测设备，该设备可以在处于早期阶段，可以与智能手机和智能手表集成，”

展望未来的光明 H2动力，这项技术在确保实现这一愿景的“安全”道路上大有帮助!