氫作為化石燃料的清潔、可再生替代品是可持續(xù)能源未來的一部分，而且已經(jīng)存在。然而，對易燃性揮之不去的擔(dān)憂限制了氫作為電動汽車動力源的廣泛使用。以前的進(jìn)展已經(jīng)將風(fēng)險降至最低，但佐治亞大學(xué)的新研究現(xiàn)在將這種風(fēng)險放在后視鏡中。

與今天使用電池供電的電動汽車相比，氫燃料汽車可以更快地加油，無需加油就能走得更遠(yuǎn)。但氫能的最后一個障礙之一是確保一種檢測氫泄漏的安全方法。

發(fā)表在Nature Communications上的一項新研究記錄了一種廉價，無火花，基于光學(xué)的氫傳感器，它比以前的型號更靈敏，更快。

“目前，大多數(shù)商用氫傳感器在與氫氣相互作用時檢測到活性材料中電子信號的變化，這可能會通過電火花誘發(fā)氫氣點火，”富蘭克林藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院物理學(xué)副教授Tho Nguyen說�！拔覀兊臒o火花光學(xué)氫傳感器無需電子設(shè)備即可檢測氫氣的存在，使該過程更加安全�！�

不僅適用于汽車

氫能的應(yīng)用比為電動汽車提供動力要多得多，而可燃性緩解技術(shù)至關(guān)重要。用于氫氣泄漏檢測和濃度控制的堅固傳感器在氫基經(jīng)濟(jì)的所有階段都很重要，包括石油加工和生產(chǎn)、化肥、冶金應(yīng)用、電子、環(huán)境科學(xué)以及健康和安全相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)、分銷、儲存和利用。

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H2光學(xué)傳感器的主流技術(shù)需要昂貴的單色器來記錄光譜，然后分析光譜偏移比較。

“使用我們基于強(qiáng)度的光學(xué)納米傳感器，我們從百萬分之100到百萬分之2的氫氣檢測，傳感芯片的成本為幾美元，”Tho說。“我們的響應(yīng)時間為8.20秒，比目前文獻(xiàn)中報道的最佳光學(xué)設(shè)備快<>%。

工作原理

新的光學(xué)器件依賴于覆蓋有鈀鈷合金層的納米球模板的納米制造。任何存在的氫都會被迅速吸收，然后由LED檢測。硅探測器記錄透射光的強(qiáng)度。

“所有金屬都傾向于吸收氫，但通過找到在合金中具有適當(dāng)平衡的合適元素并設(shè)計納米結(jié)構(gòu)以放大吸氫后光傳輸?shù)募?xì)微變化，我們能夠為這些傳感器的速度和靈敏度設(shè)定新的基準(zhǔn)，”薩凡納河國家實驗室的資深科學(xué)家兼該項目的聯(lián)合首席研究員喬治拉森說�！巴瑫r保持傳感器平臺盡可能簡單。