Los sensores eliminan el riesgo de chispas en los vehículos de hidrógeno

El hidrógeno como una alternativa limpia y renovable a los combustibles fósiles es parte de un futuro de energía sostenible, y ya está muy presente. Sin embargo, las preocupaciones persistentes sobre la inflamabilidad han limitado el uso generalizado del hidrógeno como fuente de energía para los vehículos eléctricos. Los avances anteriores han minimizado el riesgo, pero una nueva investigación de la Universidad de Georgia ahora pone ese riesgo en el espejo retrovisor.

Los vehículos de hidrógeno pueden repostar mucho más rápido y llegar más lejos sin repostar que los vehículos eléctricos actuales, que utilizan la energía de la batería. Pero uno de los obstáculos finales para la energía de hidrógeno es asegurar un método seguro para detectar fugas de hidrógeno.

Un nuevo estudio documenta un sensor de hidrógeno de base óptica, económico y sin chispas que es más sensible y más rápido que los modelos anteriores.

"En este momento, la mayoría de los sensores de hidrógeno comerciales detectan el cambio de una señal electrónica en los materiales activos al interactuar con el gas hidrógeno, lo que potencialmente puede inducir la ignición del gas hidrógeno mediante chispas eléctricas", dijo Tho Nguyen, profesor asociado. "Nuestros sensores de hidrógeno de base óptica sin chispas detectan la presencia de hidrógeno sin componentes electrónicos, lo que hace que el proceso sea mucho más seguro".

La energía de hidrógeno tiene muchas más aplicaciones además de impulsar vehículos eléctricos, por lo que las tecnologías de mitigación de la inflamabilidad son críticas. Los sensores robustos para la detección de fugas de hidrógeno y el control de la concentración son importantes en todas las etapas de la economía basada en el hidrógeno, incluida la producción, distribución, almacenamiento y utilización en el procesamiento y la producción de petróleo, fertilizantes, aplicaciones metalúrgicas, electrónica, ciencias ambientales y en salud y campos relacionados con la seguridad.

Los tres problemas clave asociados con los sensores de hidrógeno son el tiempo de respuesta, la sensibilidad y el costo. La tecnología convencional actual para sensores ópticos de H2 requiere un monocromador costoso para registrar un espectro, seguido de un análisis de una comparación de desplazamiento espectral.

“Con nuestros nanosensores ópticos basados ​​en la intensidad, pasamos de la detección de hidrógeno en alrededor de 100 partes por millón a 2 partes por millón, a un costo de unos pocos dólares por un chip de detección”, dijo Tho. "Nuestro tiempo de respuesta de 0,8 segundos es un 20 % más rápido que el mejor dispositivo óptico disponible informado en la literatura en este momento".

El nuevo dispositivo óptico se basa en la nanofabricación de una plantilla de nanoesfera cubierta con una capa de aleación de paladio cobalto. Cualquier hidrógeno presente se absorbe rápidamente y luego se detecta mediante un LED. Un detector de silicio registra la intensidad de la luz transmitida.

Todos los metales tienden a absorber hidrógeno, pero encontrar los elementos adecuados con un equilibrio adecuado en la aleación y diseñar la nanoestructura para amplificar los cambios sutiles en la transmisión de luz después de la absorción de hidrógeno les permitió establecer un nuevo punto de referencia sobre cuán rápidos y sensibles pueden ser estos sensores.