Dünyanın en hızlı hidrojen sensörü doğdu mu? Hidrojenle çalışan otomobil endüstrisinde büyük bir atılım, plazma teknolojisi?
Hidrojen, arabalara güç verebilen temiz ve yenilenebilir bir enerji taşıyıcısıdır.Bu enerji dönüşümü sürecinde tek emisyon sudur. Ne yazık ki, hidrojen hava ile karıştırıldığında çok yanıcıdır, bu nedenle çok etkili sensörler gereklidir.
Şimdi, İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, gelecekteki hidrojenle çalışan araçların performans hedeflerini karşılayan ilk hidrojen sensörünü önerdiler. Araştırmacıların çığır açan sonuçları yakın zamanda tanınmış bilimsel dergi "Nature Materials" da yayınlandı. Bu keşif, plastikle kaplanmış bir tür
Malzemelerde optik nano sensör. Sensör, metal nanopartiküller aydınlatıldığında ve görünür ışığı yakaladığında tetiklenen optik bir fenomen olan plazmaya dayanmaktadır. Ortamdaki hidrojen içeriği değiştiğinde, sensör rengi değiştirerek hidrojen konsantrasyonundaki değişikliği uyarabilir.
Mikro sensörün etrafındaki plastik yalnızca koruyucu bir rol oynamakla kalmaz, aynı zamanda önemli bir rol oynar. Hidrojen gazı moleküllerinin algılanabilecekleri metal parçacıklara emilimini hızlandırarak sensörün tepki süresini artırır.
Plastik aynı zamanda çevre için etkili bir bariyer görevi görerek diğer moleküllerin sensöre girip devre dışı bırakmasını önler. Bu nedenle, sensör hem verimli hem de parazitsiz çalışabilir, bu da otomotiv endüstrisinin zorlu gereksinimlerini karşılamasını sağlar ve havada% 0.1 hidrojeni bir saniyeden daha kısa sürede algılayabilir.
"Sadece dünyadaki en hızlı hidrojen sensörünü değil, aynı zamanda zaman içinde stabil olan ve aktivitesini kaybetmeyen bir sensörü de geliştirdik. Günümüzün hidrojen sensörlerinden farklı olarak, çözümümüz plastikten etkilendiği için sık sık yeniden kalibrasyon gerektirmiyor Koruma, Chalmers Fizik Bölümünden bir araştırmacı açıkladı.
Araştırmacılar, öncekilerin araştırma sonuçlarını özetledikten ve kimsenin gelecekteki hidrojen araçlarının hidrojen sensörleri için katı yanıt süresi gereksinimlerini başarıyla karşılayamayacağını gördükten sonra, kendi sensörlerini test ettiler. Hedefe sadece bir saniye uzaklıkta olduklarını fark ettiler - hedefi optimize etmeye bile çalışmadılar. İlk başta bir bariyer olarak kullanılan plastik, sensörü daha hızlı yaparak düşündüklerinden daha iyi iş çıkardı. Bu keşif yoğun bir deneysel ve teorik çalışma dönemine yol açtı.
Hidrojeni tespit etmek birçok yönden zordur. Bu gaz görünmezdir ve kokusu yoktur, ancak uçucu ve son derece yanıcıdır. Bazen patlayıcı gaz olarak adlandırılan ve en küçük kıvılcımda kolayca tutuşabilen hidrojen ve oksijen gazı üretmek için havadaki hidrojenin yalnızca% 4'üne ihtiyaç duyar. Hidrojen arabalarının ve geleceğe ilişkin altyapının yeterince güvenli olması için, havada çok az miktarda hidrojeni tespit edebilmesi gerekir. Sensör, yangın çıkmadan önce sızıntıyı hızlı bir şekilde tespit edecek kadar hızlı olmalıdır.
Chalmers Fizik Bölümü'nde profesör olan Christopher Hammer, "Bu sensörü başarıyla geliştirip sergilemek iyi hissettiriyor ve hidrojenle çalışan araçlarda büyük bir atılımın parçası olması bekleniyor. Yakıt hücresi endüstrisinin yükselişi konusunda çok cesaret veriyoruz," dedi Chalmers Fizik Bölümü profesörü Christopher Hammer .
Ana amacı hidrojeni bir enerji taşıyıcı olarak kullanmak olsa da, sensörler başka olanaklar da sunar. Elektrik şebekesi endüstrisinde, kimya endüstrisinde ve nükleer enerji endüstrisinde, yüksek verimli hidrojen sensörleri gereklidir ve ayrıca tıbbi teşhisi geliştirmeye yardımcı olabilir.
Christoph Lanhammer, "Nefesimizdeki hidrojen miktarı iltihaplanma ve gıda intoleransına cevaplar sağlayabilir. Araştırma sonuçlarımızın yaygın olarak kullanılmasını umuyoruz. Bu sadece bilimsel bir yayından daha fazlasıdır" dedi.
Uzun vadede, araştırma ekibi bu sensörün seri olarak verimli bir şekilde, örneğin 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilebileceğini umuyor.
Dünyanın en hızlı hidrojen sensörü
Chalmers tarafından geliştirilen sensör, metal nanopartiküller aydınlatıldığında ve belirli bir dalga boyunun ışığını yakaladığında ortaya çıkan bir optik fenomen olan plazma'ya dayanmaktadır.
Optik nanosensör, milyonlarca paladyum-altın alaşımlı metal nanopartikül içerir.Bu malzeme, sünger benzeri büyük miktarlarda hidrojeni absorbe etme kabiliyeti ile bilinir. Ortamdaki hidrojen içeriği değiştiğinde, plazma etkisi sensörün rengini değiştirmesine neden olur.
Sensörün etrafındaki plastik sadece bir tür koruma değildir, aynı zamanda hidrojen moleküllerinin metal parçacıklara daha hızlı nüfuz etmesini ve daha hızlı algılanmasını teşvik ederek sensörün tepki süresini de artırır. Aynı zamanda, plastikler çevreye karşı etkili bir bariyer görevi görür, çünkü hidrojenden başka hiçbir molekül nanopartiküllere dokunamaz, böylece deaktivasyonu önler.
Sensörün verimliliği, havadaki% 0,1 hidrojeni bir saniyeden daha kısa sürede tespit edebilmesi ve böylece gelecekteki hidrojenli otomotiv uygulamaları için otomotiv endüstrisi tarafından belirlenen katı performans hedeflerini karşılaması anlamına gelir.
"Plazma ultra hızlı algılama için metal-polimer hibrit nanomateryaller" makalesi "Doğa Materyalleri" nde yayınlandı ve araştırma sonuçları, Hollanda'daki Delft Teknoloji Üniversitesi, Danimarka Teknik Üniversitesi ve Polonya'daki Varşova Üniversitesi ile işbirliği içinde geliştirildi.
