Les chercheurs qui envisagent l'hydrogène comme source d'énergie propre de nouvelle génération développent des technologies de détection d'hydrogène capables de détecter les fuites dans les véhicules à hydrogène et les stations-service avant que le gaz ne se transforme en explosion. Le type le plus courant de capteurs d'hydrogène est composé de couches minces à base de palladium car le palladium (Pd), un métal blanc argenté ressemblant au platine, absorbe facilement l'hydrogène gazeux. Cependant, Le Pd absorbe également facilement d'autres gaz, diminuant l'efficacité globale de ces capteurs.
L'équipe de recherche d'Alexander Gerber à l'Université de Tel Aviv a récemment mené une étude systématique de la détection d'hydrogène à l'aide de l'effet Hall extraordinaire (EHE) pour mesurer la réponse de magnétisation de l'hydrogène dans des films minces de cobalt-palladium (CoPd). L'équipe rend compte des conclusions dans le Journal de physique appliquée .
"Nous avons constaté que la détection de l'hydrogène par EHE fonctionne vraiment avec une très grande sensibilité, " a déclaré Alexandre Gerber, un auteur sur le papier. "Un objectif serait de développer un dispositif EHE compact compatible avec une méthode de mesure de résistance standard à quatre sondes pour améliorer la détection de gaz grâce à un type de capteur magnétique utilisant l'effet spintronique."
Le domaine en plein essor de la spintronique exploite le spin d'un électron et les propriétés magnétiques qui en résultent. En substance, EHE est un phénomène dépendant du spin qui génère une tension proportionnelle à la magnétisation à travers un film magnétique porteur de courant.
Autrement connu sous le nom d'effet Hall anormal, EHE se produit dans les matériaux ferromagnétiques et peut être beaucoup plus grand que l'effet Hall ordinaire. Bien que le palladium ait une capacité d'absorption d'hydrogène élevée, ce n'est pas ferromagnétique en soi. Donc, les chercheurs ont ajouté du cobalt, un matériau ferromagnétique dont les propriétés magnétiques sont affectées par l'absorption d'hydrogène dans les alliages CoPd pour induire l'EHE.
Les chercheurs ont préparé quatre séries d'échantillons d'une épaisseur de 7, 14, 70 et 100 nanomètres avec différentes concentrations de cobalt et les ont testés dans une atmosphère avec différents niveaux d'hydrogène jusqu'à 4 pour cent. Ils ont découvert que les films les plus minces présentaient la plus grande réponse absolue à l'hydrogène :le signal change de plus de 500 % pour 1 % d'hydrogène.
"En termes pratiques, nous avons identifié la gamme sensible des compositions, comment la réponse à l'hydrogène dépend de la composition, et quelles sont les options pour faire fonctionner le capteur, " dit Gerber.
L'équipe de recherche de Gerber est maintenant en train d'enregistrer les temps de réponse et d'explorer la possibilité de libérer de l'hydrogène après exposition afin que les capteurs puissent être réutilisés. Les chercheurs prévoient également d'explorer des moyens d'améliorer la sélectivité de l'hydrogène et d'adapter leur technique pour la détection sélective d'autres gaz.
