Sensoren Elimineren Vonkrisk, Verbetert Veiligheid Van Waterstofvoertuigen

Waterstof als schone, hernieuwbare alternatief voor fossiele brandstoffen is onderdeel van een duurzame-energie toekomst, en al heel erg aanwezig. Echter, aanhoudende zorgen over brandbaarheid hebben het wijdverspreide gebruik van waterstof als energiebron voor elektrische voertuigen beperkt. Eerdere vooruitgang heeft het risico geminimaliseerd, maar nieuw onderzoek van de Universiteit van Georgia zet dat risico nu definitief in de achteruitkijkspiegel.

Waterstofvoertuigen kunnen veel sneller bijtanken en verder rijden zonder bijtanken dan de huidige elektrische voertuigen, die batterijenergie gebruiken. Maar een van de laatste obstakels voor waterstofkracht is het beveiligen van een veilige methode voor het detecteren van waterstoflekken.

Een nieuwe studie documenteert een goedkope, vonkvrije, optische waterstofsensor die gevoeliger — en sneller — is dan eerdere modellen.

"Op dit moment detecteren de meeste commerciële waterstofsensoren de verandering van een elektronisch signaal in actieve materialen bij interactie met waterstofgas, wat potentieel waterstofgasontbranding kan induceren door elektrische vonken," zei Tho Nguyen, associate professor. "Onze vonkvrije optische waterstofsensoren detecteren de aanwezigheid van waterstof zonder elektronica, wat het proces veel veiliger maakt."

Waterstofkracht heeft veel meer toepassingen dan alleen elektrische voertuigen aANDRIJVEN, dus brandbaarheidsmitigerende technologieën zijn cruciaal. Robuuste sensoren voor waterstoflekkagedetectie en concentratiecontrole zijn belangrijk in alle stadia van de waterstof-gebaseerde economie, inclusief productie, distributie, opslag, en benutting in petroleumverwerking en -productie, meststoffen, metallurgische toepassingen, elektronica, milieukunde, en in gezondheids- en veiligheidsgerelateerde velden.

De drie sleutelproblemen geassocieerd met waterstofsensoren zijn responstijd, gevoeligheid, en kosten. Huidige mainstream technologie voor H2 optische sensoren vereist een dure monochromator om een spectrum op te nemen, gevolgd door het analyseren van een spectrale verschuiving vergelijking.

"Met onze intensiteit-gebaseerde optische nano-sensoren gaan we van detectie van waterstof bij ongeveer 100 parts-per-million naar 2 parts-per-million, tegen een kost van een paar dollar voor een sensorschip," zei Tho. "Onze responstijd van 0,8 seconden is 20% sneller dan het beste beschikbare optische apparaat dat momenteel in de literatuur gerapporteerd wordt."

Het nieuwe optische apparaat berust op de nanofabricatie van een nanosphere template bedekt met een Palladium-Cobalt legering laag. Elk aanwezige waterstof wordt snel geabsorbeerd, dan gedetecteerd door een LED. Een siliciumdetector registreert de intensiteit van het doorgelaten licht.

Alle metalen neigen ertoe waterstof te absorberen, maar het vinden van de geschikte elementen met een goede balans in de legering en het engineerings van de nanostructuur om subtiele veranderingen in lichttransmissie na waterstofabsorptie te versterken, stelde hen in staat een nieuwe benchmark te zetten voor hoe snel en gevoelig deze sensoren kunnen zijn.