Fukttålig vätgassensor kan ge ren energi i stor skala
Vätgas spelar en central roll i energiomställningen, men för att tekniken ska kunna användas i stor skala krävs tillförlitliga säkerhetslösningar. En av utmaningarna är att dagens vätgassensorer ofta fungerar sämre i fuktiga miljöer – trots att fukt nästan alltid finns där vätgas hanteras. Nu har forskare vid Chalmers tekniska högskola utvecklat en ny sensor som i stället presterar bättre ju fuktigare miljön är.
Den nya sensorn är kompakt, kan tillverkas i stor skala och är särskilt anpassad för miljöer där vätgas produceras, lagras eller används. Till skillnad från många befintliga lösningar påverkas den inte negativt av fukt – tvärtom.
– Ett problem i dag är att många sensorer blir långsammare eller fungerar sämre i fuktiga miljöer. När vi testade vårt nya sensorkoncept upptäckte vi att ju mer vi ökade fuktigheten, desto starkare blev vätgasresponsen, säger Chalmersdoktoranden Athanasios Theodoridis, förstaförfattare till en artikel i tidskriften ACS Sensors.
Sensorn bygger på nanopartiklar av platina som både fungerar som katalysatorer och sensorer. När väte reagerar med syre bildas värme, vilket gör att en tunn vattenhinna på sensorytan ”kokar bort”. Hur mycket vatten som försvinner beror på mängden vätgas i luften – och genom att mäta detta kan sensorn avgöra vätgaskoncentrationen.
Eftersom vattenhinnan blir tjockare vid högre luftfuktighet ökar också sensorns känslighet. Förändringen kan dessutom avläsas optiskt genom att nanopartiklarna ändrar färg vid olika koncentrationer av vätgas.
Forskarna har testat sensorn under mer än 140 timmars kontinuerlig exponering för fuktig luft, med goda resultat.
– Testerna visade att den är mycket stabil vid olika grader av fuktighet och pålitligt kan detektera vätgas i dessa förhållanden, säger Athanasios Theodoridis.
Enligt mätningarna kan sensorn upptäcka vätgas ner till 30 ppm, vilket gör den till en av de känsligaste sensorerna i fuktiga miljöer.
I takt med att vätgas får en allt större roll inom transporter, industri och energisystem ökar kraven på sensorer som är små, robusta och kostnadseffektiva.
– Det finns i dag en stor efterfrågan på sensorer som fungerar bra i fuktiga miljöer. Vårt nya sensorkoncept möter kraven på både prestanda och möjligheten att tillverka i stor skala, säger Christoph Langhammer, professor i fysik vid Chalmers.
Han menar samtidigt att framtidens vätgassensorer sannolikt kommer att kombinera flera material för att fungera i olika miljöer.
– Vi vet nu att vissa material ger snabbhet och känslighet, medan andra tål fukt bättre. Nu arbetar vi vidare för att använda den kunskapen framåt, säger Christoph Langhammer.
Källa: Chalmers
