Dünyanın En Hızlı Hidrojen Sensörü Geliştirildi

Hidrojen, tek emisyon olarak su ile araçlara güç verebilecek temiz ve yenilenebilir bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen gazı, hava ile karıştırıldığında oldukça yanıcıdır. Bu nedenle çok verimli ve etkili sensörlere ihtiyaç duyulmaktadır. Detaylar haberimizde.

A- A+

24.04.2019 tarihli yazı 7461 kez okunmuştur.

Hidrojen Sensör Emisyon Yenilenebilir Enerji

Hızlı ve doğru sensörler, hidrojenin bir enerji taşıyıcısı olduğu sürdürülebilir bir toplumda çok önemli olacaktır. Hidrojen gazı, rüzgar enerjisi veya güneş enerjisinden elde edilen elektriğin yardımıyla ayrıştırılan sudan üretilir. Örneğin sensörlere bir yakıt hücresiyle çalışan otomobillerde ihtiyaç duyulur. Hidrojen hava ile karıştığında yanıcı ve patlayıcı gaz oluşumunu önlemek için, hidrojen sensörlerinin sızıntıları hızlı bir şekilde tespit edebilmesi gerekir.

Araştırmacıların çığır açan sonuçları son zamanlarda Nature Materials bilim dergisinde yayınlandı. Keşif, plastik bir malzemenin içine yerleştirilmiş bir optik nanosensördür. Sensör, metal nanopartiküller aydınlatıldığında ve gözle görülür ışığı yakaladığında meydana gelen bir optik fenomene (plazmon, ışığın madde üzerinde kırılımı) dayanarak çalışır. Ortamdaki hidrojen miktarı değiştiğinde sensör basitçe renk değiştirir.

►İlginizi Çekebilir : Hidrojen Çalışan İlk Tren Yola Çıktı

Sensörün etrafındaki plastik yalnızca koruma amaçlı değil aynı zamanda temel bir bileşen olarak da işlev görür. Hidrojen gaz moleküllerinin algılanabilecekleri metal partiküllere alımını hızlandırarak sensörün tepki süresini artırır. Aynı zamanda, plastik çevreye karşı etkili bir bariyer görevi görür. Böylelikle diğer moleküllerin sensöre girmesini ve sensörün devre dışı bırakılmasını önler. Sensör bu nedenle, otomotiv endüstrisinin zorlu taleplerini karşılayabilmesini sağlayarak; bir saniyeden daha az bir sürede havadaki % 0.1 hidrojeni tespit edebilme kabiliyetine sahip olacak şekilde, hem verimli hem de bozulmamış olarak çalışabilir.

Chalmers'daki Fizik Bölümünde araştırmacı olan Ferry Nugroho, sadece dünyanın en hızlı hidrojen sensörünü değil aynı zamanda zamanla sabit olan ve devreden çıkmayan bir sensörü de geliştirdiklerini söylüyor. Ayrıca günümüzün hidrojen sensörlerinden farklı olarak, sensörün plastik tarafından korunduğu gibi sık sık yeniden kalibre edilmeye gerek duymayan bir tasarım olduğunu savunuyor.

Ayrıca doktora öğrencisi olan Ferry Nugroho ve danışmanı Christoph Langhammer, gelecekteki hidrojen otomobilleri için hidrojen sensörlerine uygulanan mutlak tepki süresi şartlarını yerine getirmede kimsenin henüz başarılı olamadığını belirten bir bilimsel makaleyi okuduktan sonra, kendi sensörlerini test ettiler. Hedeflerinden sadece bir saniye uzakta olduklarını fark ettiler. Hatta bunu optimize etmeyi denemediler bile. Öncelikle bir bariyer olarak tasarlanan plastik, sensörü daha hızlandırarak işi hayal edebileceklerinden daha iyi hale getirdi. Keşif, yoğun bir deneysel ve teorik çalışma dönemine yol açtı.

Hidrojenin tespit edilmesi birçok yönden zordur. Bu gaz görünmez ve kokusuz, fakat uçucu ve aşırı yanıcıdır. En küçük kıvılcım ile tutuşan bazen knallgas olarak bilinen oksihidrojen gazı üretmek için havada sadece yüzde dört hidrojen olması gerekir. Bu nedenle, hidrojen vagonlarının ve geleceğin ilgili altyapısının yeterince güvenli olması için, havada çok az miktarda hidrojen bulunması mümkün olmalıdır. Sensörlerin, yangın çıkmadan önce sızıntıların hızlı bir şekilde algılanabileceği kadar hızlı olması gerekir.

Amaç, esas olarak hidrojeni bir enerji taşıyıcısı olarak kullanmak olmasına rağmen, sensör başka olasılıklar da sunuyor. Elektrik şebekesi endüstrisinde, kimya ve nükleer enerji endüstrisinde yüksek verimli hidrojen sensörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca bu sensör tıbbi teşhislerin iyileştirilmesine de yardımcı olabilir.

Christoph Langhammer, çalışmalarının bilimsel bir yayından çok daha fazlası olduğunu, sonuçlarının geniş bir cephede kullanılmasını umarak bu sensörün nefesimizdeki hidrojen gazı miktarını ölçerek, iltihaplanmalara ve gıda intoleranslarına cevaplar sağlayabileceğini söylüyor.

Uzun vadede sensörün, örneğin 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak, verimli bir şekilde seri olarak üretilebilmesi umut ediliyor.

Kaynak:

►www.sciencedaily.com