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    Les nouveaux capteurs optiques d'hydrogène éliminent le risque d'étincelles

    Crédit :CC0 Domaine public

    L'hydrogène en tant que propre, alternative renouvelable aux combustibles fossiles fait partie d'un avenir énergétique durable, et beaucoup déjà ici. Cependant, les préoccupations persistantes concernant l'inflammabilité ont limité l'utilisation généralisée de l'hydrogène comme source d'énergie pour les véhicules électriques. Les avancées précédentes ont minimisé le risque, mais de nouvelles recherches de l'Université de Géorgie mettent maintenant ce risque dans le rétroviseur.

    Les véhicules à hydrogène peuvent faire le plein beaucoup plus rapidement et aller plus loin sans ravitaillement que les véhicules électriques d'aujourd'hui, qui utilisent la puissance de la batterie. Mais l'un des derniers obstacles à l'énergie hydrogène est de trouver une méthode sûre pour détecter les fuites d'hydrogène.

    Une nouvelle étude publiée dans Communication Nature documente un bon marché, sans étincelles, capteur d'hydrogène optique qui est plus sensible et plus rapide que les modèles précédents.

    "À l'heure actuelle, la plupart des capteurs d'hydrogène commerciaux détectent le changement d'un signal électronique dans les matériaux actifs lors de l'interaction avec l'hydrogène gazeux, qui peut potentiellement induire l'inflammation de l'hydrogène gazeux par étincelles électriques, " dit Tho Nguyen, professeur agrégé de physique au Franklin College of Arts and Sciences, un co-chercheur principal sur le projet. "Nos capteurs d'hydrogène optiques sans étincelle détectent la présence d'hydrogène sans électronique, rendant le processus beaucoup plus sûr."

    Pas seulement pour les voitures

    L'énergie hydrogène a beaucoup plus d'applications que l'alimentation de véhicules électriques, et les technologies d'atténuation de l'inflammabilité sont essentielles. Des capteurs robustes pour la détection des fuites d'hydrogène et le contrôle de la concentration sont importants à toutes les étapes de l'économie basée sur l'hydrogène, y compris la fabrication, Distribution, stockage et utilisation dans le traitement et la production de pétrole, engrais, applications métallurgiques, électronique, sciences environnementales, et dans les domaines liés à la santé et à la sécurité.

    Les trois problèmes clés associés aux capteurs d'hydrogène sont le temps de réponse, sensibilité, et le coût. La technologie dominante actuelle pour les capteurs optiques H2 nécessite un monochromateur coûteux pour enregistrer un spectre, suivi de l'analyse d'une comparaison de décalage spectral.

    "Avec nos nanocapteurs optiques basés sur l'intensité, on passe de la détection d'hydrogène à environ 100 parties par million à 2 parties par million, au coût de quelques dollars pour une puce de détection, " a déclaré Tho. "Notre temps de réponse de 0,8 seconde est 20% plus rapide que le meilleur dispositif optique disponible rapporté dans la littérature en ce moment."

    Comment ça fonctionne

    Le nouveau dispositif optique repose sur la nanofabrication d'un gabarit de nanosphère recouvert d'une couche d'alliage Palladium Cobalt. Tout hydrogène présent est rapidement absorbé, puis détecté par une LED. Un détecteur au silicium enregistre l'intensité de la lumière transmise.

    "Tous les métaux ont tendance à absorber l'hydrogène, mais en trouvant les éléments appropriés avec un bon équilibre dans l'alliage et en créant la nanostructure pour amplifier les changements subtils de la transmission de la lumière après l'absorption d'hydrogène, nous avons pu établir une nouvelle référence pour la rapidité et la sensibilité de ces capteurs, " dit Georges Larsen, scientifique principal au Savannah River National Laboratory et co-chercheur principal du projet. "Tout en gardant la plate-forme de capteurs aussi simple que possible."


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