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新型光学氢传感器消除了火花风险
来源:互联网 发表于 2023/4/27

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,而且已经存在。然而,对易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。以前的进展已经将风险降至最低,但佐治亚大学的新研究现在将这种风险放在后视镜中。


与今天使用电池供电的电动汽车相比,氢燃料汽车可以更快地加油,无需加油就能走得更远。但氢能的最后一个障碍之一是确保一种检测氢泄漏的安全方法。


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,它比以前的型号更灵敏,更快。


“目前,大多数商用氢传感器在与氢气相互作用时检测到活性材料中电子信号的变化,这可能会通过电火花诱发氢气点火,”富兰克林艺术与科学学院物理学副教授tho nguyen说。“我们的无火花光学氢传感器无需电子设备即可检测氢气的存在,使该过程更加安全。”


不仅适用于汽车

氢能的应用比为电动汽车提供动力要多得多,而可燃性缓解技术至关重要。用于氢气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相关领域的生产、分销、储存和利用。


与氢气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器来记录光谱,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,我们从百万分之100到百万分之2的氢气检测,传感芯片的成本为几美元,”tho说。“我们的响应时间为8.20秒,比目前文献中报道的最佳光学设备快<>%。


工作原理

新的光学器件依赖于覆盖有钯钴合金层的纳米球模板的纳米制造。任何存在的氢都会被迅速吸收,然后由led检测。硅探测器记录透射光的强度。


“所有金属都倾向于吸收氢,但通过找到在合金中具有适当平衡的合适元素并设计纳米结构以放大吸氢后光传输的细微变化,我们能够为这些传感器的速度和灵敏度设定新的基准,”萨凡纳河国家实验室的资深科学家兼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。

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