Les nouveaux capteurs optiques d’hydrogène éliminent le risque d’étincelles


hydrogène

Crédit photo: CC0 Public Domain

L’hydrogène en tant qu’alternative propre et renouvelable aux combustibles fossiles fait partie d’un avenir avec une énergie durable et beaucoup ici. Cependant, problèmes d’inflammabilité actuels ont limité l’ généralisée de l’hydrogène comme source d’énergie pour les véhicules électriques. Les progrès précédents ont minimisé le risque, mais de nouvelles recherches de l’Université de Géorgie portent maintenant ce risque au rétroviseur.

Les véhicules à hydrogène peuvent faire le plein beaucoup plus rapidement et rouler plus loin sans faire le plein que les véhicules électriques d’aujourd’hui qui consomment de l’énergie par batterie. Cependant, l’un des derniers obstacles à l’approvisionnement en hydrogène est de garantir une méthode sûre de des fuites d’hydrogène.

Une nouvelle étude publiée dans Communication de la nature documente un capteur d’hydrogène optique peu coûteux, sans étincelles, plus sensible et plus rapide que les modèles précédents.

«Actuellement, la plupart des d’hydrogène commerciaux détectent le changement d’un signal électronique dans les matériaux actifs lorsqu’ils interagissent avec l’hydrogène gazeux, ce qui peut provoquer l’inflammation de l’hydrogène gazeux par des étincelles électriques», a déclaré Tho Nguyen, professeur agrégé de physique au Franklin College of Arts and Sciences, un co-chercheur principal du projet. «Nos capteurs d’hydrogène sans étincelles détectent de manière optique la présence d’hydrogène sans électronique, ce qui rend le processus beaucoup plus sûr.

Pas seulement pour les voitures

L’énergie hydrogène a beaucoup plus d’utilisations que l’alimentation des véhicules électriques, et les technologies visant à réduire l’inflammabilité sont vitales. Des capteurs robustes pour détecter les fuites d’hydrogène et contrôler la concentration sont importants dans toutes les phases de l’économie basée sur l’hydrogène, y compris la production, la distribution, le stockage et l’utilisation dans le traitement et la fabrication du pétrole, les engrais, les applications métallurgiques, l’électronique, les sciences de l’environnement et dans les domaines de la santé et de la sécurité. des champs.

Les trois principaux problèmes des capteurs d’hydrogène sont le temps de réponse, la sensibilité et le coût. La technologie courante actuelle pour les capteurs optiques H2 nécessite un monochromateur coûteux pour enregistrer un spectre suivi de l’analyse d’une comparaison de décalage spectral.

«Avec nos nanocapteurs optiques basés sur l’intensité, nous passons de la détection de l’hydrogène à environ 100 ppm à 2 ppm, ce qui coûte quelques dollars pour une puce de capteur», a déclaré Tho. « Notre temps de réponse de 0,8 seconde est 20% plus rapide que le meilleur appareil optique actuellement disponible dans la littérature. »

Comment ça fonctionne

Le nouveau dispositif optique est basé sur la nanofabrication d’un gabarit de nanosphère recouvert d’une couche d’alliage palladium-cobalt. L’hydrogène présent est rapidement absorbé puis détecté par une LED. Un détecteur au silicium enregistre l’intensité de la lumière transmise.

« Tous les métaux ont tendance à absorber l’hydrogène. Cependant, en trouvant les éléments appropriés avec le bon équilibre dans l’alliage et en concevant la nanostructure pour amplifier les changements subtils de transmission de la lumière après l’absorption d’hydrogène, nous avons établi une nouvelle norme pour la rapidité et la sensibilité. elles sont.  » Les capteurs peuvent être, « a déclaré George Larsen, scientifique principal au Savannah River National Laboratory et co-chercheur principal du projet, » tout en gardant la plate-forme de capteurs aussi simple que possible.  »


Les chercheurs développent un capteur d’hydrogène polyvalent


Plus d’information:
Hoang Mai Luong et coll. Communication de la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-22697-w

Fourni par l’Université de Géorgie

Citation: Les capteurs optiques d’hydrogène éliminent le risque d’étincelles (2021, 29 avril), consulté le 29 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-optical-hydrogen-sensors.html

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