Той не само е най-бързият изобретяван до сега, но остава стабилен във времето
Изследователи от Технологичния Университет на Чалмърс, Швеция, представят първите сензори за водород. Те отговарят на бъдещите изисквания за използване при превозни средства, задвижвани по този алтернативен начин.
НАЙ-ЧИСТА ЕНЕРГИЯ
Водородът е носител на чиста и възобновяема енергия, който може да захранва превозни средства, като водата е единствената емисия. За съжаление, водородният газ е силно запалим при смесване с въздух. Затова са необходими много ефективни сензори, които да го засичат и да предотвратяват инцидент.
Новооткритият оптичен наносензор е капсулиран в пластмасов материал и работи на базата на плазмон, който се появява, когато металните наночастици уловят видимата светлина. Сензорът просто променя цвета си, когато количеството на водорода в околната среда се повиши.
Пластмасата около малкия сензор не е само за защита, но функционира като ключов компонент. Тя увеличава времето за реакция на сензора, като ускорява поемането на молекулите на водородния газ в металните частици, където те могат да бъдат открити. В същото време, пластмасата действа като ефективна бариера за околната среда, предотвратявайки навлизането и изключването на други молекули.
БЕЗУПРЕЧНА ЕФЕКТИВНОСТ
От това следва ефективната работа на сензора, което ще му позволи да отговори на строгите изисквания на автомобилната индустрия – да може да открие 0.1% водород във въздуха за по-малко от секунда.
Той не само е най-бързият изобретяван до сега, но остава стабилен във времето. В сравнение с днешните водородни сензори, новото решение не се рекалибрира толкова често поради пластмасовата защитна обвивка.
Все още никой не е успял да постигне строгите изисквания за време на реакция, наложени на въпросните устройства. При тестване на новия сензор се е получил резултат с една секунда по-бавен от желаното. След оптимизация е напълно реалистично да се постигне стремежът за време. Пластмасата, първоначално предназначена главно като бариера, е свършила работата по-добре. И въпреки че се е смятало, че това ще е трудна задача, тя е направила сензора по-бърз. Откритието доведе до интензивен период на експериментална и теоретична работа.
СПРАВЯНЕ С ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВАТА
Изобретателите се стремят да намерят най-добрата комбинация от наночастици и пластмаса, за ускоряване на полезното действие.
Упоритата работа дава резултат и само за няколко месеца са се вместили в изискваното време за реакция. Усвоено е и ново теоретично разбиране за процеса.
Откриването на водород е предизвикателство по много начини. Газът е невидим и без мирис, но летлив и изключително запалим. Необходими са само 4% водород във въздуха, за да се получи газ от оксихидроген, понякога известен като кналгал, който се запалва при най-малката искра. За да могат автомобилите с водород и свързаната с тях инфраструктура на бъдещето да бъдат достатъчно безопасни, трябва да бъде възможно да се открият изключително малки количества водород във въздуха. Сензорите трябва да бъдат достатъчно бързи, за да могат незабавно да се открият течове, преди да възникне пожар.
Откритието може да се окаже голям
пробив за превозните средства,
задвижвани с водород. Интересът в производството на горивни клетки е вдъхновяващ за последващи развития.
Въпреки че основната цел е използването на водород като енергиен носител, сензорът представя и други възможности. Такива са необходими и в промишлеността на електроенергийните мрежи, химическата и атомната енергетика. Те също могат да помогнат за подобряване на медицинската диагностика.
В дългосрочен план, надеждата е, че сензорът може да бъде произведен серийно по ефективен начин, например с помощта на 3-D принтерна технология.
ФАКТИ
Оптичният наносензор съдържа милиони метални наночастици от сплав от паладий-злато, материал, който е известен със своята гъбообразна способност да абсорбира големи количества водород. След това ефектът на плазмон кара сензора да промени цвета си. Това се случва, като се промени количеството на водорода в околната среда.
Изследването е финансирано от Шведската фондация за стратегически изследвания, в рамките на проекта за пластмасова плазма.
