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新型光驱动蝴蝶式氢气传感器问世

日期:2021-01-07    来源:Fuelcellsworks

国际新能源网

2021
01/07
11:40
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关键词: 氢气传感器 氢气传感设备 氢气泄漏

据国外媒体报道:受蝴蝶翅膀表面的启发,研究人员开发出一种由光激活的氢气传感器,可在室温下测得超精确的结果。该技术可以在氢气泄漏造成安全隐患之前检测到氢气泄漏,并且可以测量人们呼吸中的微量气体,用于诊断肠道疾病。

商业化的氢气传感器只能在150℃或更高的温度下工作,但RMIT大学的研究人员开发的传感器是由光驱动而非热。该传感器的研发基于模仿蝴蝶翅膀表面的凹凸微结构。相关研究已在ACS传感器杂志上发表。

该项目的联合首席研究员Ylias Sabri博士解释到,该原型是可扩展、具有成本效益的,并提供了目前市场上任何氢气传感器都无法匹配的总包功能。一些传感器可以测量微小的量级,一些传感器可以检测更大的浓度,但它们都需要大量的热量才能工作。而此次开发的氢气传感器可以改变这一切--它的灵敏度高,选择性强,在室温下工作,并且可以在一个完整的水平范围内进行检测。该传感器可以检测到浓度范围从百万分之十(用于医学诊断)到百分之四(该气体可能爆炸的水平)体积分数的氢气。

新传感器的创新核心是由被称为光子或胶体晶体的微小球体组成。这些中空的形状,类似于蝴蝶翅膀表面的微小凸起,是高度有序的结构,对光的吸收效率极高。这种效率意味着新的传感器可以从一束光而不是从大量热能中获取其工作所需的全部能量。与通常在150℃至400℃下工作的商业氢传感器相比,这种室温传感器的运行更安全、更便宜。

光子晶体发达的制造工艺也意味着该技术很容易扩展到工业水平,因为一次可以快速生产数百个传感器。为了制造该传感器,电子芯片需先覆盖一层薄薄的光子晶体,然后再覆盖一层钛钯复合材料。当氢气与芯片相互作用时,气体会转化为水。这个过程会产生电子电流,通过测量电流的大小,传感器可以准确地知道氢气的含量。

与许多商业传感器在氮氧化物存在的情况下苦苦挣扎不同,新技术具有高度选择性,因此可以准确地将氢气与其他气体隔离开来。


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