Ricerca pubblicata su riviste Elettronica della naturaI ricercatori dell’Arabia Saudita hanno presentato dispositivi altamente sensibili e a basso costo per migliorare la sicurezza dei carburanti di idrogeno e hanno dimostrato di superare le prestazioni dei rilevatori di idrogeno esistenti. Magazine Cosmos.
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L’idrogeno verde, prodotto dall’elettrolisi dell’acqua mediante energia rinnovabile, ha un grande potenziale come alternativa “pulita” ai combustibili fossili.
Il combustibile per idrogeno (H2) può essere utilizzato in forma gassosa o liquida. Tuttavia, gli esplosivi sono anche pericolosi come la tragica dimostrazione del disastro di Hindenburg del 1937.
Poiché le persone non possono usare i loro sensi per rilevare perdite di idrogeno, un sistema di sicurezza in grado di rilevare in modo affidabile le assicurazioni critiche per prevenire esplosioni e incendi nell’economia della fioritura dell’idrogeno.
I sensori di idrogeno tradizionali affrontano alcune limitazioni
Tuttavia, i tradizionali sensori di idrogeno affrontano alcune limitazioni, secondo il dott. Suman Mandal, il re Abdullah (Kaust), l’Università di scienza e tecnologia dell’Arabia Saudita.
“Questi sensori spesso reagiscono lentamente alle perdite di idrogeno, incapaci di rilevare tracce di idrogeno e devono essere riscaldati durante il funzionamento”, afferma.
Mandal e i suoi collaboratori hanno progettato nuovi dispositivi per affrontare questi difetti. È realizzato con DPP-DTT, un polimero a semiconduttore, usando una tecnica di laboratorio chiamata centrifugazione.
Il meccanismo della nuova tecnologia di rilevamento dell’idrogeno
Quando un dispositivo è esposto all’idrogeno, la corrente che passa attraverso di esso diminuisce fino a 10.000 volte. Questa riduzione della corrente si verifica in meno di un secondo e corrisponde alla concentrazione di idrogeno rilevata.
“Questa elevata reattività garantisce un rilevamento rapido e accurato delle perdite di gas, che sono essenziali per la sicurezza nei settori industriali e di trasporto”, afferma Mandal.
Il dispositivo funziona a temperatura ambiente e può rilevare tracce di idrogeno a sole 192 parti per 192 parti di un determinato volume, ma consuma solo circa 2 microwatt. Si tratta di un quarzo o un orologio meccanico.
I test clinici mostrano che il dispositivo può funzionare a una vasta gamma di temperature e umidità e funziona da due anni.
Componenti importanti di come funzionano i dispositivi di ossigeno
Il sensore può rilevare l’idrogeno in molecole volatili come etanolo e acetone, nonché miscele di gas complesse. Ha fallito solo quando l’atmosfera mancava di ossigeno, ma questo è un fattore importante nel funzionamento del dispositivo.
L’ossigeno nell’aria entra nel polimero, attira elettroni dal materiale, aumentando la corrente che scorre attraverso il dispositivo, lasciando ossigeno all’interno del polimero e all’interno degli elettrodi.
L’idrogeno, se presente nell’aria, passa attraverso il polimero e raggiunge l’elettrodo. Si decompone quindi in atomi di idrogeno che aderiscono alla superficie del platino.
Gli atomi di idrogeno e ossigeno vengono quindi combinati per formare acqua, evacuando il dispositivo sotto forma di vapore acqueo. La rimozione dell’ossigeno riduce la corrente attraverso il dispositivo che indica la presenza di idrogeno.
“Questo è un meccanismo di rilevamento dell’idrogeno completamente nuovo”, afferma Mandal.
Il team ha scoperto che i metodi di seriografia economici possono essere utilizzati per depositare DPP-DTT sugli elettrodi, generando dispositivi con reazioni uguali. Dicono che i sensori possono essere fabbricati a basso costo, rendendoli un modo accessibile e pratico per identificare rapidamente le perdite di idrogeno.
“Penso che questi sforzi ci aiuteranno ad affrontare i problemi di sicurezza dell’idrogeno in modo redditizio ed ecologico”, afferma Mandal. Il team intende presentare brevetti per il lavoro e sviluppare più tecnologie.