Sensoren elimineren vonken in waterstofvoertuigen

Waterstof als schoon, hernieuwbaar alternatief voor fossiele brandstoffen maakt deel uit van een toekomst met duurzame energie; aanhoudende zorgen over ontvlambaarheid hebben echter tot een beperkt wijdverbreid gebruik van waterstof als energiebron voor elektrische voertuigen geleid. Waterstofvoertuigen kunnen veel sneller tanken en gaan verder zonder te tanken dan de huidige elektrische voertuigen, die batterijvermogen gebruiken. Maar een van de laatste hindernissen voor waterstofenergie is het veiligstellen van een veilige methode voor het detecteren van waterstof.

Onderzoekers hebben een goedkope, vonkvrije, optisch gebaseerde waterstofsensor ontwikkeld die gevoeliger - en sneller - is dan eerdere modellen. De meeste commerciële waterstofsensoren detecteren de verandering van een elektronisch signaal in actieve materialen bij interactie met waterstofgas, wat mogelijk kan leiden tot waterstofgasontsteking door elektrische vonken. De nieuwe sensor detecteert de aanwezigheid van waterstof zonder elektronica.

Waterstofenergie heeft veel meer toepassingen dan het aandrijven van elektrische voertuigen en technologieën voor het verminderen van ontvlambaarheid zijn van cruciaal belang. Robuuste sensoren voor waterstoflekdetectie en concentratiecontrole zijn belangrijk in alle stadia van de op waterstof gebaseerde economie, inclusief productie, distributie, opslag en gebruik in aardolieverwerking en -productie, kunstmest, metallurgische toepassingen, elektronica, milieuwetenschappen en gezondheid en veiligheid.

De drie belangrijkste problemen die verband houden met waterstofsensoren zijn responstijd, gevoeligheid en kosten. Huidige mainstream-technologie voor H₂ optische sensoren vereisen een dure monochromator om een ​​spectrum vast te leggen, gevolgd door het analyseren van een spectrale verschuivingsvergelijking.

De nieuwe nanosensoren gaan van detectie van waterstof met ongeveer 100 delen per miljoen tot 2 delen per miljoen, tegen een prijs van een paar dollar voor een sensorchip. Het nieuwe optische apparaat is gebaseerd op de nanofabricage van een nanosfeersjabloon bedekt met een palladium-kobaltlegeringslaag. Eventueel aanwezige waterstof wordt snel geabsorbeerd en vervolgens gedetecteerd door een LED. Een siliciumdetector registreert de intensiteit van het doorgelaten licht.