氢能作为一种清洁的可再生能源,是未来能源发展的方向之一。然而,氢的可燃性限制了它在电动汽车上的大规模使用。据外媒报道,格鲁吉亚大学的最新研究成果可以完全消除相关风险。
与目前的电动汽车相比,氢燃料汽车可以在短时间内完成燃料添加,一次行驶的里程更长。然而,要想安全使用氢动力,就需要一种检测氢泄漏的可靠方法。一项新的研究提出了一种低成本、无火花、基于光学的氢传感器。该传感器比以前的型号更灵敏、速度更快。
富兰克林艺术与科学学院(Franklin College of Arts and Sciences)的物理学副教授Tho Nguyen是该项目的合作研究人员之一,他说:“目前,大多数商业化的氢传感器通过与氢气相互作用来检测活性物质中电子信号的变化,氢气有可能产生电火花,导致氢气燃烧,我们的无火花光学氢传感器不需要电子元件就能检测氢,使过程更安全。”
氢动力可用于许多应用,包括电动汽车,因此降低其可燃性是重要的。在基于氢的经济的各个阶段,如生产、运输、储存和石油加工、冶金应用和环境科学的利用,一个强大的传感器来检测氢泄漏和控制浓度是很重要的。
氢传感器的三个关键因素是响应时间、灵敏度和成本。目前氢光学传感器的主流技术要求使用昂贵的单色仪来记录光谱,然后进行光谱偏移比较分析。研究人员说:“使用基于强度的纳米光学传感器,我们可以将氢的探测范围从百万分之100提高到百万分之2,而成本仅为几美元。我们的响应时间是8秒,比目前文献报道的最佳光学设备快20%。”
这种新型光学仪器是基于纳米制造,使用一种涂有钯钴合金层的纳米粒子模板。只要氢气存在,它就会被LED迅速吸收并检测出来。硅探测器记录透射光的强度。萨凡纳河国家实验室高级研究员、该项目的联合首席研究员George Larsen说:“所有的金属都倾向于吸收氢,但通过在合金中找到适当的平衡效应,并设计纳米结构,在吸收氢光透射后放大微小的变化,我们可以为这些传感器的速度和灵敏度设置新的基准,传感器平台同时尽量保持简洁。”