氢气是取代石化燃料的潜力替代能源之一,然而具备高度易燃性,因此如果要发展氢能源经济,能侦测氢气的传感器不可或缺。然而到目前为止,氢气传感器的大挑战在于需要较高的温度才能起作用,而且敏感度较低、反应时间也较缓慢。
而来自荷兰的台夫特理工大学(delft university of technology,tu delft)研究人员宣称,他们已经克服上述挑战,开发了一种以三氧化钨(ungsten trioxide,wo3)薄层制作的新型传感器,结合了高电阻以及利用铂金(platinum)催化剂感测氢气的能力,可以在接近室温下感测到1pppm的氢气浓度,而且当氢气浓度超过100pppm时,反应时间不到1秒。
三氧化钨的特性之一是晶格结构中包含许多开放空间,因此这种材料很容易掺杂(doped),可藉此导入其他原子来改变其电气特性。tu delft的技术论文主要作者giordano mattoni表示,三氧化钨本身是一种绝缘体,“但在掺杂之后,能藉由添加电荷改变材料的颜色,并且将之逐渐转变成金属;我们尝试将氢气掺杂到三氧化钨薄膜,看看它是否能成为传感器。”
结果证明是可以的;研究人员首先是利用名为脉冲雷射沉积(pulsed laser deposition)的方法制作三氧化钨薄层,如此能在一片基板上一层层单独沉积该种材料层;mattoni指出:“利用这种方法,我们制作出厚度仅9奈米的三氧化钨薄层。”
然后研究人员将铂金液滴(droplet)放置在三氧化钨薄层的上方;铂金具备一种*的特性,能扮演将氢分子分离为单个氢原子的催化剂,而研究人员观察到,那些原子能进入三氧化钨的晶格,并将之缓慢由绝缘体转变为金属。mattoni指出:“这意味着透过量测材料的电阻,我们能判定环境中的氢气浓度。”
研究人员的实验将三氧化钨薄膜暴露于不同的环境条件中,包括正常空气,混合了氢气的环境,还有真空;而实验结果可以看出,其电阻与样本颜色(光学影像显示)会在暴露于氢气时改变,但在正常空气中又会恢复初始状态。
tu delft开发的新型氢气传感器与其他同类传感器大的不同,就在于能在室温下使用。“其敏感度比其他市面上的产品更高,在几分钟之内就能重复使用;”mattoni还表示:“此外透过提高或降低传感器温度,也能根据不同应用来调整其敏感度。”因为该种薄膜能与目前的半导体技术兼容,新型氢气传感器具备大量生产的潜力,研究团队正准备为此技术申请。
(原文标题:研究人员发明可在室温下使用的氢气传感器)
山楂片的烘干生产及使用经验
配电箱阻火包一立方多少包
如何解决直线筛管接头漏油问题?我们来看看
检测醇基燃料热值化验仪的维护方法与注意事项
屠宰机械使用过程中需要做好哪些日常维护
荷兰研究人员发明可在室温下使用的氢气传感器
萨姆森samson定位器德国安装视频
公共场所测量系统卫生监督所
冷热冲击试验箱需要经常清洁的部件有哪些?
管材纵向回缩率测定仪GB/T13663.2实验方式介绍
如何控制恒温恒湿试验温度
关于感应耐压试验装置的概述
餐厨垃圾预处理工艺 菜市场垃圾破碎脱水 厨余垃圾破碎生产线
养老问题日益凸显,人工智能备受重视
农药残留快速测量仪保障食品安全
建筑桥梁抗震减震粘滞阻尼器
金属的压缩和拉伸试验操作方法
美国派克parker液压泵起到怎么样的作用
电压放大器和电荷放大器的区别是什么
P33DB96ACEG型美国PARKER安全排气阀维护方法