Dans les années récentes, hydrogène (H 2 ) est apparue comme la meilleure option pour l'énergie propre dans notre quête d'un carburant alternatif pour atténuer les problèmes environnementaux tels que le réchauffement climatique. Salué comme « les batteries du futur », 'H 2 les piles à combustible sont présentées comme le carburant de la génération future. Bien que tout cela soit bien beau, il y a un problème majeur avec H 2 :comme tous les autres combustibles gazeux, c'est très explosif. Une étincelle mineure peut déclencher une explosion en présence d'aussi peu que 4% de H 2 s'est échappé dans l'air, comme cela s'est produit en mai 2019 à Gangneung, Corée, et juin de la même année à la station-service Uno-X en Norvège. Par conséquent, la sécurité est une préoccupation majeure avec la manipulation de H 2 gaz; cela garantit la détection même du plus petit H 2 fuites pour éviter les accidents.

Alors que les détecteurs de H 2 des fuites sont disponibles, ils nécessitent des températures élevées pour fonctionner (comme les capteurs de gaz à base de semi-conducteurs à oxyde métallique) ce qui les rend coûteux, de courte durée, et dangereux à utiliser pour la détection d'un gaz explosif ou inflammable. Ils souffrent également d'une faible sensibilité en raison d'un manque de sites actifs suffisants pour la détection de gaz (comme les « nanofeuillets » d'oxyde de zinc [ZnO]). Scientifiques, donc, ont été occupés à développer des capteurs capables de surmonter ces limitations.

Dans une nouvelle étude publiée dans Capteurs et actionneurs :B. Chimique , une équipe de scientifiques de l'Université nationale d'Incheon, Corée, ont mis au point une nouvelle température ambiante H 2 conception de capteur qui utilise des feuilles d'oxyde de zinc bidimensionnelles fines au nanomètre remplies de trous de la taille du nanomètre, bien nommé « nanofeuilles trouées 2-D ». « Les nanofeuilles de ZnO ordinaires ont une faible sensibilité en raison de l'auto-réempilement qui bloque les sites actifs pour la détection de gaz. Les nanofeuilles Holey 2-D contournent ce problème avec les trous ouvrant des surfaces actives bloquées, " explique le Dr Manjeet Kumar, qui a dirigé l'étude.

Les scientifiques ont traité thermiquement des nanofeuillets de ZnO à trois températures différentes (400°C, 600°C, et 800°C) pour ajuster leur densité de trous, fabriqué H 2 des capteurs à partir de ces échantillons, et enregistré leur réponse à différents niveaux de H 2 et d'autres gaz à une concentration de gaz de 100 ppm (parties par million) à température ambiante. L'équipe a également étudié la validité de la théorie de la métallisation, ce qui suggère que le mécanisme de détection sous-jacent est dû à une transition semi-conducteur à métal, dans lequel ZnO est réduit en Zn métal sous exposition à H 2 gaz.

Ils ont découvert que la nanofeuille de ZnO traitée à 400°C (ZnO@400), avec le nombre maximum de trous, a montré la réponse la plus élevée vers 100 ppm de H 2 , avec le temps de réponse le plus rapide d'environ 9 s. Par ailleurs, Le ZnO@400 a également affiché une répétabilité et une stabilité élevées d'environ 97 à 99 % après 45 jours. Finalement, ils ont trouvé que les preuves expérimentales étaient à l'appui de la théorie de la métallisation.

Ces résultats suggèrent fortement que les nanofeuilles de ZnO trouées 2-D possèdent des propriétés physiques/chimiques remarquables qui peuvent potentiellement révolutionner les performances de détection de gaz à l'avenir. Le Dr Kumar suppose, "Température ambiante H 2 les capteurs joueront un rôle clé dans la technologie future, surtout avec l'émergence de l'Internet des objets. Nos capteurs troués 2-D à base de ZnO permettront la mise en œuvre de H innovants 2 des dispositifs de détection capables de détecter les fuites de gaz à un stade précoce et pouvant être intégrés aux smartphones et montres connectées, "

Avec la perspective d'un brillant H 2 -un futur propulsé devant nous, cette technologie contribue grandement à assurer un chemin sûr vers la réalisation de cette vision.