Los investigadores que buscan el hidrógeno como fuente de energía limpia de próxima generación están desarrollando tecnologías de detección de hidrógeno capaces de detectar fugas en vehículos impulsados por hidrógeno y estaciones de servicio antes de que el gas se convierta en una explosión. El tipo más común de sensores de hidrógeno se compone de películas delgadas a base de paladio porque el paladio (Pd), un metal blanco plateado parecido al platino, absorbe fácilmente el gas hidrógeno. Sin embargo, El Pd también absorbe fácilmente otros gases, disminuyendo la eficiencia general de estos sensores.
El equipo de investigación de Alexander Gerber en la Universidad de Tel Aviv realizó recientemente un estudio sistemático de detección de hidrógeno utilizando el Efecto Hall Extraordinario (EHE) para medir la respuesta de magnetización de hidrógeno en películas delgadas de cobalto-paladio (CoPd). El equipo informa los hallazgos en el Revista de física aplicada .
"Descubrimos que la detección de hidrógeno por EHE realmente funciona con una sensibilidad muy alta, "dijo Alexander Gerber, un autor en el papel. "Un objetivo sería desarrollar un dispositivo EHE compacto compatible con un método estándar de medición de resistencia de cuatro sondas para mejorar la detección de gas a través de un tipo de sensor magnético que utiliza el efecto espintrónico".
El floreciente campo de la espintrónica explota el espín de un electrón y sus propiedades magnéticas resultantes. En esencia, EHE es un fenómeno dependiente del espín que genera voltaje proporcional a la magnetización a través de una película magnética portadora de corriente.
También conocido como el efecto Hall anómalo, EHE se produce en materiales ferromagnéticos y puede ser mucho más grande que el efecto Hall ordinario. Aunque el paladio tiene una alta capacidad de absorción de hidrógeno, no es ferromagnético por sí solo. Entonces, los investigadores agregaron cobalto, un material ferromagnético cuyas propiedades magnéticas se ven afectadas por la absorción de hidrógeno en las aleaciones de CoPd para inducir EHE.
Los investigadores prepararon cuatro conjuntos de muestras con espesores de 7, 14, 70 y 100 nanómetros con concentraciones variables de cobalto y los probaron en una atmósfera con diferentes niveles de hidrógeno hasta un 4 por ciento. Descubrieron que las películas más delgadas demostraron la mayor respuesta absoluta al hidrógeno:la señal cambia en más del 500 por ciento por 1 por ciento de hidrógeno.
"En terminos practicos, identificamos la gama sensible de composiciones, cómo la respuesta al hidrógeno depende de la composición, y cuáles son las opciones para operar el sensor, "Dijo Gerber.
El equipo de investigación de Gerber está ahora en el proceso de registrar los tiempos de respuesta y explorar la capacidad de liberar hidrógeno después de la exposición para que los sensores puedan reutilizarse. Los investigadores también planean explorar formas de mejorar la selectividad del hidrógeno y adaptar su técnica para la detección selectiva de otros gases.
