據(jù)麥姆斯咨詢介紹，氫氣作為一種清潔、可再生的化石燃料替代品，是可持續(xù)能源未來的一部分，而且已經(jīng)非常重要了。然而，對可燃性的長期擔憂限制了氫氣作為電動汽車動力源的廣泛應(yīng)用。先前的研究已經(jīng)將這種風險降至低水平，但是美國佐治亞大學(the University of Georgia)的最新研究幾乎可以消除這種風險。

與當今使用電池供電的電動汽車相比，氫動力汽車可以更快地“加燃料”，而且單次續(xù)航里程更長。但是，氫動力依然存在的障礙之一是確保檢測氫氣泄漏的安全方法。

近期發(fā)表在《自然通訊(Nature Communications)》上的一項新研究表明，一種廉價、無火花、基于光學的氫氣傳感器具有更高的靈敏度、更快的檢測速度。

該項目的共同研究人員、佐治亞大學副教授Tho Nguyen表示：“目前，大多數(shù)商用氫氣傳感器通過與氫氣發(fā)生作用時產(chǎn)生活性物質(zhì)中的電子信號變化實現(xiàn)探測功能，但是這有可能產(chǎn)生電火花并引發(fā)氫氣點火燃燒。而我們的無火花、基于光學的氫氣傳感器使得整個過程更加安全、有效?！?/p>

不僅電動汽車，氫氣傳感器可用于更多領(lǐng)域

除了電動汽車，氫動力還可以應(yīng)用于更多領(lǐng)域，然而解決易燃性的問題是其應(yīng)用的關(guān)鍵所在。用于氫氣泄漏檢測和濃度控制的傳感器在各個環(huán)節(jié)都很重要，包括石油加工、化肥生產(chǎn)、冶金應(yīng)用、環(huán)境科學以及健康和安全相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)、運輸、儲存和使用。

與氫氣傳感器相關(guān)的三個關(guān)鍵問題是響應(yīng)時間、靈敏度和成本。目前基于光學的氫氣傳感器主流技術(shù)需要昂貴的單色儀來記錄光譜，然后進行光譜偏移比較分析。

Tho Nguyen說道：“利用基于光學強度的納米傳感器，我們可以將氫氣濃度的檢測精度從100 ppm提升至2 ppm，而傳感器芯片的成本只有幾美元。我們0.8秒的響應(yīng)時間比目前文獻中報道的最佳光學傳感器快20%。”

氫氣傳感器工作原理

這種新型光學氫氣傳感器基于覆蓋鈀鈷合金層的納米球模板(nanosphere template)制造技術(shù)。環(huán)境中存在的任何氫氣都會被迅速吸收，并通過LED和硅基探測器實現(xiàn)氫氣濃度探測和記錄。

納米球模板（nanosphere template）制造及表征

該項目聯(lián)合首席研究員、薩凡納河國家實驗室資深科學家George Larsen介紹說：“所有金屬都傾向于吸收氫氣，但通過在金屬合金中找到能起到適當平衡作用的合適元素，并設(shè)計納米結(jié)構(gòu)來放大氫氣吸收后透光率的細微變化，我們就能夠為這類傳感器的響應(yīng)速度和靈敏度設(shè)立新的基準。同時盡可能簡化基于光學的氫氣傳感器平臺?！?/p>