Hidrógeno limpio, alternativa renovable a los combustibles fósiles es parte de un futuro de energía sostenible, y mucho ya aquí. Sin embargo, Las preocupaciones persistentes sobre la inflamabilidad han limitado el uso generalizado del hidrógeno como fuente de energía para vehículos eléctricos. Los avances anteriores han minimizado el riesgo, pero una nueva investigación de la Universidad de Georgia ahora pone ese riesgo en el espejo retrovisor.

Los vehículos de hidrógeno pueden repostar mucho más rápidamente y llegar más lejos sin repostar que los vehículos eléctricos de hoy. que utilizan energía de la batería. Pero uno de los últimos obstáculos para la energía del hidrógeno es asegurar un método seguro para detectar fugas de hidrógeno.

Un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza documenta un económico, sin chispas Sensor de hidrógeno de base óptica que es más sensible y más rápido que los modelos anteriores.

"Ahora, la mayoría de los sensores de hidrógeno comerciales detectan el cambio de una señal electrónica en los materiales activos al interactuar con el gas hidrógeno, que potencialmente puede inducir la ignición del gas hidrógeno por chispas eléctricas, "dijo Tho Nguyen, profesor asociado de física en el Franklin College of Arts and Sciences, un co-investigador principal del proyecto. "Nuestros sensores de hidrógeno ópticos sin chispas detectan la presencia de hidrógeno sin componentes electrónicos, haciendo que el proceso sea mucho más seguro ".

No solo para autos

La energía del hidrógeno tiene muchas más aplicaciones que la propulsión de vehículos eléctricos, y las tecnologías de mitigación de la inflamabilidad son fundamentales. Los sensores robustos para la detección de fugas de hidrógeno y el control de la concentración son importantes en todas las etapas de la economía basada en el hidrógeno. incluida la producción, distribución, almacenamiento y utilización en el procesamiento y producción de petróleo, fertilizante, aplicaciones metalúrgicas, electrónica, Ciencias Ambientales, y en campos relacionados con la salud y la seguridad.

Los tres problemas clave asociados con los sensores de hidrógeno son el tiempo de respuesta, sensibilidad, y costo. La tecnología convencional actual para sensores ópticos H2 requiere un monocromador caro para registrar un espectro, seguido del análisis de una comparación de desplazamiento espectral.

"Con nuestros nanosensores ópticos basados ​​en intensidad, pasamos de la detección de hidrógeno en alrededor de 100 partes por millón a 2 partes por millón, a un costo de unos pocos dólares por un chip sensor, "Tho dijo." Nuestro tiempo de respuesta de .8 segundos es un 20% más rápido que el mejor dispositivo óptico disponible informado en la literatura en este momento ".

Cómo funciona

El nuevo dispositivo óptico se basa en la nanofabricación de una plantilla de nanoesferas cubierta con una capa de aleación de paladio cobalto. Cualquier hidrógeno presente se absorbe rápidamente, luego detectado por un LED. Un detector de silicio registra la intensidad de la luz transmitida.

"Todos los metales tienden a absorber hidrógeno, pero al encontrar los elementos adecuados con un equilibrio adecuado en la aleación y diseñar la nanoestructura para amplificar los cambios sutiles en la transmisión de la luz después de la absorción de hidrógeno, pudimos establecer un nuevo punto de referencia sobre cuán rápidos y sensibles pueden ser estos sensores, "dijo George Larsen, científico principal del Laboratorio Nacional del Río Savannah y co-investigador principal del proyecto. "Todo mientras se mantiene la plataforma del sensor lo más simple posible".