新型光学氢传感器消除了火花的风险

时间：2022-06-06 10:10:42来源：

氢作为化石燃料的清洁、可再生替代品是可持续能源未来的一部分，而且已经非常重要。然而，对可燃性挥之不去的担忧限制了氢作为电动汽车动力源的广泛使用。先前的进展已将风险降至最低，但佐治亚大学的新研究现在将这种风险置于后视镜中。

与当今使用电池供电的电动汽车相比，氢能汽车可以更快地加油，并且无需加油就能跑得更远。但是氢能的最后一个障碍是确保一种安全的方法来检测氢泄漏。

发表在Nature Communications上的一项新研究记录了一种廉价、无火花、基于光学的氢传感器，它比以前的模型更灵敏、更快。

富兰克林艺术学院物理学副教授 Tho Nguyen 说：“目前，大多数商用氢传感器在与氢气相互作用时检测活性材料中电子信号的变化，这可能会通过电火花引起氢气点火。”和科学，该项目的联合首席研究员。“我们的无火花光学氢传感器无需电子设备即可检测氢的存在，使过程更加安全。”

不仅适用于汽车

氢能比为电动汽车提供动力有更多的应用，而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坚固传感器在氢基经济的所有阶段都很重要，包括石油加工和生产、化肥、冶金应用、电子、环境科学以及健康和安全中的生产、分配、储存和利用- 相关领域。

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需要昂贵的单色仪来记录光谱，然后分析光谱偏移比较。

“使用我们基于强度的光学纳米传感器，我们可以从大约百万分之 100 到百万分之 2 的氢检测，而传感芯片的成本仅为几美元，”Tho 说。“我们 0.8 秒的响应时间比目前文献中报道的最佳可用光学设备快 20%。”

这个怎么运作

新的光学装置依赖于覆盖有钯钴合金层的纳米球模板的纳米加工。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，但通过在合金中找到适当平衡的合适元素并设计纳米结构以放大吸收氢后光透射的细微变化，我们能够为这些金属的速度和灵敏度设定新的基准。传感器可以，”萨凡纳河国家实验室的高级科学家和该项目的联合首席研究员乔治拉森说。“同时保持传感器平台尽可能简单。”

该研究主要得到美国能源部和 SRNL 的实验室指导研究和开发计划的支持。