Водород становится ключевым игроком в революции чистой энергии.
Но этот мощный, невидимый газ представляет собой проблему: из-за своей легковоспламеняющейся природы его трудно обнаружить, что создает огромные риски для безопасности. Отсутствие запаха делает водород особенно сложным для обнаружения человеком.
Теперь ученые из Манчестерского университета в сотрудничестве с Научно-техническим университетом короля Абдаллы (KAUST) разработали новый водородный датчик для более безопасного обнаружения газа во время утечек.
Интересно, что этот датчик быстро обнаруживает мельчайшие концентрации водорода за считанные секунды. Кроме того, устройство превосходит коммерческие альтернативы благодаря своим небольшим размерам, доступности и низкому энергопотреблению.
«Этот датчик может стать прорывом в технологии водородной безопасности. Сочетая в себе доступность, надежность и высокую производительность, он способен изменить подход к использованию водорода в промышленности, домах и транспорте. Я надеюсь, что наш органический датчик поможет укрепить доверие к развивающимся водородным технологиям, сделав их более доступными и безопасными для всех», — сказал Томас Антопулос, возглавлявший разработку этого датчика.
Принцип работы водородного датчика
Инновационный датчик водорода работает благодаря процессу, называемому «p-допингом», — технологии, при которой молекулы кислорода вводятся в активный материал датчика, повышая тем самым концентрацию положительных электрических зарядов.
Когда газообразный водород вступает в контакт с датчиком, он начинает химическую реакцию с уже существующими молекулами кислорода. Это взаимодействие обращает вспять эффект p-допирования, что приводит к быстрому и измеримому снижению электрического тока, протекающего через датчик.
Важно отметить, что это изменение электрического тока происходит быстро, в течение нескольких секунд, и является обратимым, позволяя датчику вернуться в исходное состояние. Эта функциональность сохраняется в широком диапазоне температур, от стандартной комнатной температуры до 120 градусов Цельсия (248°F).
Обнаружение утечек в режиме реального времени
Новый водородный датчик прошел тщательные испытания в реальных условиях, доказав свою эффективность в быстром обнаружении утечек в трубопроводах.
Кроме того, он отслеживал рассеивание водорода в закрытых помещениях после внезапных утечек и успешно обнаруживал утечки с воздуха, будучи прикрепленным к беспилотному летательному аппарату.
Этот датчик может стать прорывом в технологии безопасности для будущих применений.
«Во всех случаях датчик оказался быстрее, чем коммерческие ручные детекторы, что демонстрирует его потенциал для широкого применения в домах, на производстве и в транспортных сетях», — пишут исследователи в статье пресс-релизе.
Ключевое преимущество нового водородного датчика заключается в его физической адаптивности. Его конструкция позволяет создавать ультратонкие и гибкие версии, открывающие широкие возможности для интеграции.
Такая гибкость особенно полезна, поскольку его можно встраивать в повседневные интеллектуальные устройства и обеспечивать мониторинг водородных систем в режиме реального времени, будь то на заводах или в домах.
В настоящее время исследователи работают над улучшением характеристик датчика и проводят обширные испытания на стабильность в различных условиях.
Глобальный отказ от традиционных видов ископаемого топлива стимулирует поиск более чистых и устойчивых энергетических альтернатив. Эксперты считают, что водород будет необходим для перехода к низкоуглеродной экономике.
Водород может питать топливные элементы в легковых автомобилях, автобусах, грузовиках и даже поездах, не производя выхлопных газов. Кроме того, топливные элементы на основе водорода предлагают энергетическое решение для жилых, коммерческих и аварийных нужд.
