時(shí)間:2022-08-02 13:39:02來源:【互聯(lián)網(wǎng)】
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(cè)氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止,氫氣傳感器的最大挑戰(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(shí)間也較緩慢。
而來自荷蘭的臺(tái)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)薄層制作的新型傳感器,結(jié)合了高電阻以及利用鉑金(platinum)催化劑感測(cè)氫氣的能力,可以在接近室溫下感測(cè)到1pppm的氫氣濃度,而且當(dāng)氫氣濃度超過100pppm時(shí),反應(yīng)時(shí)間不到1秒。
據(jù)了解,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(dú)沉積該種材料層。利用這種方法,研究人員制作出厚度僅9奈米的三氧化鎢薄層。
然后研究人員將鉑金液滴(droplet)放置在三氧化鎢薄層的最上方;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(gè)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)榻饘佟?/p>
研究人員的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,其電阻與樣本顏色(光學(xué)影像顯示)會(huì)在暴露于氫氣時(shí)改變,但在正常空氣中又會(huì)恢復(fù)初始狀態(tài)。
TU Delft開發(fā)的新型氫氣傳感器與其他同類傳感器最大的不同,就在于能在室溫下使用。因?yàn)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(duì)正準(zhǔn)備為此技術(shù)申請(qǐng)專利。
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