Crédit :Université polytechnique de Tomsk
L'hydrogène est considéré comme l'une des sources d'énergie alternatives prometteuses. Néanmoins, son application en tant que vecteur d'énergie est compliquée en raison de sa nature hautement explosive lorsqu'elle est mélangée à de l'oxygène. Ces situations dangereuses peuvent survenir, par exemple, en cas de fuite d'hydrogène du réservoir où il est stocké.
"Par conséquent, il est nécessaire de détecter des molécules d'hydrogène dans un mélange gazeux. Actuellement, il existe différentes méthodes, y compris les capteurs électroniques, bien qu'ils soient une source potentielle d'étincelles. A cet égard, nous avons tourné notre attention vers la fibre optique. Il s'agit d'un matériau simple et disponible dans le commerce. En outre, un capteur peut être commandé à distance, puisque la fibre optique permet un transfert d'informations rapide et facile sur de longues distances. Le capteur peut être installé dans le moteur d'une machine à hydrogène ou d'une station de ravitaillement, " Pavel Postnikov, l'un des auteurs et professeur agrégé de la TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, dit.
La fibre optique est un filament mince de matériau optiquement transparent, par exemple. verre ou plastique, capable de transmettre des informations numériques sous la forme d'une impulsion lumineuse. Les chercheurs ont modifié les fibres en enlevant un fragment de la gaine de la fibre et en appliquant une fine couche d'or à sa place par pulvérisation magnétron. A la surface de cette zone dorée, l'effet de la résonance plasmonique de surface apparaît. C'est la source du signal analytique. Les chercheurs ont utilisé cette zone dorée d'une solution matricielle comme base pour une structure métallo-organique constituée de molécules de zinc et de composés organiques particuliers.
Représentation schématique de la fabrication et de l'action de la conception actuelle du capteur d'hydrogène, à base de surface de fibre optique active au plasmon décorée d'un film IRMOF-20. Crédit :Département de génie à l'état solide, Université de chimie et de technologie, 16628 Prague, République tchèqueÉcole de recherche en chimie et sciences biomédicales appliquées, Université polytechnique de Tomsk, Centre des matériaux de la Fédération de Russie, Faculté des sciences Université J. E. Purkyně, 400 96 Ústí nad Labem, République Tchèque
"Ce châssis est extrêmement sensible à l'hydrogène, car il capte ses molécules dans l'air. De plus, il est inerte vis-à-vis des autres gaz. De tels capteurs sont comparables à un chromatographe stationnaire qui est dix fois plus cher et nécessite du personnel qualifié. Pour l'instant, nous avons réussi à atteindre une limite de sensibilité et de détection inférieure à 2%. En d'autres termes, notre capteur peut détecter l'hydrogène dans l'air à une concentration inférieure à 2%, alors que le seuil inférieur d'explosivité d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène est d'environ 4%, ", dit Pavel Postnikov.
Les principaux avantages du capteur sont la simplicité, sensibilité, et une option pour un diagnostic à distance rapide.
"Une autre caractéristique importante est la résistance du capteur aux gaz oxydants, par exemple, gaz carbonique, et divers oxydes. C'est un problème pour les capteurs modernes car ces gaz interfèrent avec la sorption de l'hydrogène. Notre capteur peut facilement fonctionner à l'air libre rempli de tels gaz, " ajoute le chercheur.
