Los investigadores de TU Delft han desarrollado un sensor de hidrógeno altamente sensible y versátil que funciona a temperatura ambiente. El sensor está hecho de una capa delgada de un material llamado trióxido de tungsteno.

El hidrógeno tiene el potencial de reemplazar a los combustibles fósiles como el portador de energía más importante en un futuro próximo. Tiene la mayor energía por masa de cualquier combustible y se puede producir de manera sostenible. Sin embargo, también es inflamable, haciendo de los sensores que puedan detectarlo una necesidad absoluta para la transición a una economía del hidrógeno. Ya existen varios tipos de sensores de hidrógeno, pero la mayoría de estos sensores requieren altas temperaturas para funcionar. Los investigadores de TU Delft ahora han desarrollado un sensor que funciona a temperatura ambiente.

Un material cristalino

El nuevo sensor está hecho de un material llamado trióxido de tungsteno. Una de las propiedades del trióxido de tungsteno es que su estructura de red cristalina contiene muchos espacios abiertos. Como resultado, el material se puede dopar fácilmente, que es la práctica de cambiar sus propiedades electrónicas introduciendo otros átomos.

"Por sí mismo, el trióxido de tungsteno es un aislante, "dijo Giordano Mattoni, el autor principal. "Pero cuando lo doblas, agrega cargas electrónicas que convierten el material en un color diferente y también lo cambian gradualmente en un metal. Queríamos intentar dopar películas delgadas de trióxido de tungsteno con gas hidrógeno para ver si podía funcionar como sensor ".

Resulta que puede. Los investigadores crearon primero láminas delgadas de trióxido de tungsteno utilizando un método llamado deposición por láser pulsado. De esa manera, pudieron depositar capas individuales del material sobre un sustrato una por una. "Con este método, Creamos láminas de trióxido de tungsteno con un grosor de solo nueve nanómetros, "dijo Mattoni.

Operación a temperatura ambiente

Luego, los investigadores colocaron gotas de platino encima de las delgadas capas de trióxido de tungsteno. Es bien sabido que el platino funciona como un catalizador que separa las moléculas de hidrógeno en átomos de hidrógeno individuales. Estos átomos, los investigadores observaron, luego podría entrar en la estructura reticular del trióxido de tungsteno, convirtiéndolo lentamente de un aislante en un metal. "Esto significa que, midiendo la resistencia del material, podemos determinar la cantidad de hidrógeno presente en el medio ambiente, "Mattoni explicó.

Lo que distingue a este nuevo sensor de hidrógeno de la mayoría de los demás sensores es que se puede utilizar a temperatura ambiente. "También es mucho más sensible que los productos disponibles comercialmente y se puede reutilizar en cuestión de minutos, "Mattoni agregó." Además, aumentando o disminuyendo la temperatura del sensor, el rango de sensibilidad se puede ajustar para diferentes aplicaciones ".

Finalmente, la naturaleza de la película delgada y la compatibilidad con las tecnologías de semiconductores actuales permiten escalar el sensor hacia la producción en masa. Mattoni y TU Delft han presentado una solicitud de patente para esta novedosa tecnología de detección.