Des chercheurs de la TU Delft ont développé un capteur d'hydrogène très sensible et polyvalent qui fonctionne à température ambiante. Le capteur est constitué d'une fine couche d'un matériau appelé trioxyde de tungstène.

L'hydrogène a le potentiel de remplacer les combustibles fossiles en tant que vecteur énergétique le plus important dans un avenir proche. Il a la plus haute énergie par masse de tous les combustibles et peut être produit de manière durable. Cependant, il est aussi inflammable, faire des capteurs capables de le détecter une nécessité absolue pour la transition vers une économie de l'hydrogène. Différents types de capteurs d'hydrogène existent déjà, mais la plupart de ces capteurs nécessitent des températures élevées pour fonctionner. Des chercheurs de la TU Delft ont maintenant développé un capteur qui fonctionne à température ambiante.

Un matériau cristallin

Le nouveau capteur est fait d'un matériau appelé trioxyde de tungstène. L'une des propriétés du trioxyde de tungstène est que sa structure en réseau cristallin contient beaucoup d'espaces ouverts. Par conséquent, le matériau peut être facilement dopé, qui est la pratique de changer ses propriétés électroniques en introduisant d'autres atomes.

"Par lui-même, le trioxyde de tungstène est un isolant, " dit Giordano Mattoni, l'auteur principal. "Mais quand vous le dopez, vous ajoutez des charges électroniques qui transforment le matériau en une couleur différente et le changent également progressivement en un métal. Nous voulions essayer de doper des films minces de trioxyde de tungstène avec de l'hydrogène gazeux pour voir s'il pouvait fonctionner comme un capteur."

Il s'avère que c'est possible. Les chercheurs ont d'abord créé de fines feuilles de trioxyde de tungstène en utilisant une méthode appelée dépôt laser pulsé. De cette façon, ils ont pu déposer des couches individuelles du matériau sur un substrat une par une. « En utilisant cette méthode, nous avons créé des feuilles de trioxyde de tungstène d'une épaisseur de seulement neuf nanomètres, " dit Mattoni.

Fonctionnement à température ambiante

Les chercheurs ont ensuite déposé des gouttelettes de platine sur les fines couches de trioxyde de tungstène. Le platine est bien connu pour fonctionner comme un catalyseur qui sépare les molécules d'hydrogène en atomes d'hydrogène uniques. Ces atomes, les chercheurs ont observé, pourrait alors entrer dans la structure réticulaire du trioxyde de tungstène, le transformant lentement d'un isolant en un métal. "Cela signifie que, en mesurant la résistance du matériau, on peut déterminer la quantité d'hydrogène présente dans l'environnement, " expliqua Mattoni.

Ce qui distingue ce nouveau capteur d'hydrogène de la plupart des autres capteurs, c'est qu'il peut être utilisé à température ambiante. "Il est également beaucoup plus sensible que les produits disponibles dans le commerce et il peut être réutilisé en quelques minutes, " ajouta Mattoni. " Aussi, en augmentant ou en diminuant la température du capteur, la plage de sensibilité peut être réglée pour différentes applications."

Finalement, la nature des couches minces et la compatibilité avec les technologies actuelles des semi-conducteurs permettent d'adapter le capteur à une production de masse. Mattoni et TU Delft ont déposé une demande de brevet pour cette nouvelle technologie de détection.