研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器

日期：2025-05-02 21:48

瀏覽次數(shù)：2860

摘要：研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器要發(fā)展氫能源經(jīng)濟(jì)，能偵測氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止，氫氣傳感器的挑戰(zhàn)在于... 氫氣是取代石化燃料的潛力替代能源之一，然而具備高度易燃性，因此如果要發(fā)展氫能源經(jīng)濟(jì)，能偵測氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止，氫氣傳感器的挑戰(zhàn)在于需要較高的溫度才能起作用，而且敏感度較低、反應(yīng)時間也較緩慢。

研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器

時間：2018-07-19 作者：Nitin Dahad

要發(fā)展氫能源經(jīng)濟(jì)，能偵測氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止，氫氣傳感器的挑戰(zhàn)在于...

氫氣是取代石化燃料的潛力替代能源之一，然而具備高度易燃性，因此如果要發(fā)展氫能源經(jīng)濟(jì)，能偵測氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止，氫氣傳感器的挑戰(zhàn)在于需要較高的溫度才能起作用，而且敏感度較低、反應(yīng)時間也較緩慢。

而來自荷蘭的臺夫特理工大學(xué)(Delft University of Technology，TU Delft)研究人員宣稱，他們已經(jīng)克服上述挑戰(zhàn)，開發(fā)了一種以三氧化鎢(ungsten trioxide，WO3)薄層制作的新型氫氣傳感器，結(jié)合了高電阻以及利用鉑金(platinum)催化劑感測氫氣的能力，可以在接近室溫下感測到1pppm的氫氣濃度，而且當(dāng)氫氣濃度超過100pppm時，氫氣傳感器反應(yīng)時間不到1秒。

研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器：三氧化鎢的特性之一是晶格結(jié)構(gòu)中包含許多開放空間，因此這種材料很容易摻雜(doped)，可藉此導(dǎo)入其他原子來改變其電氣特性。TU Delft的技術(shù)論文主要作者Giordano Mattoni表示，三氧化鎢本身是一種絕緣體，“但在摻雜之后，能藉由添加電荷改變材料的顏色，并且將之逐漸轉(zhuǎn)變成金屬；我們嘗試將氫氣摻雜到三氧化鎢薄膜，看看它是否能成為氫氣傳感器?！?br>
結(jié)果證明是可以的；研究人員首先是利用名為脈沖雷射沉積(pulsed laser deposition)的方法制作三氧化鎢薄層，如此能在一片基板上一層層單獨沉積該種材料層；Mattoni指出：“利用這種方法，我們制作出厚度僅9奈米的三氧化鎢薄層。”

研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器：然后研究人員將鉑金液滴(droplet)放置在三氧化鎢薄層的上方；鉑金具備一種眾所周知的特性，能扮演將氫分子分離為單個氫原子的催化劑，而研究人員觀察到，那些原子能進(jìn)入三氧化鎢的晶格，并將之緩慢由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?。Mattoni指出：“這意味著透過量測材料的電阻，我們能判定環(huán)境中的氫氣濃度?！?br>
研究人員發(fā)明可在室溫下使用的氫氣傳感器：研究人員的實驗將三氧化鎢薄膜暴露于不同的環(huán)境條件中，包括正常空氣，混合了氫氣的環(huán)境，還有真空；而實驗結(jié)果可以看出，其電阻與樣本顏色(光學(xué)影像顯示)會在暴露于氫氣時改變，但在正常空氣中又會恢復(fù)初始狀態(tài)
（來源：EE Times）

TU Delft開發(fā)的新型氫氣傳感器與其他同類傳感器的不同，就在于能在室溫下使用?！捌涿舾卸缺绕渌忻嫔系漠a(chǎn)品更高，在幾分鐘之內(nèi)就能重復(fù)使用；”Mattoni還表示：“此外透過提高或降低傳感器溫度，也能根據(jù)不同應(yīng)用來調(diào)整其敏感度?！币驗樵摲N薄膜能與目前的半導(dǎo)體技術(shù)兼容，新型氫氣傳感器具備大量生產(chǎn)的潛力，研究團(tuán)隊正準(zhǔn)備為此技術(shù)申請**。

編譯：Judith Cheng