Neue Sensoren schützen Wasserstofffahrzeuge durch Vermeidung von Funkenbildung

Wasserstoff als saubere, erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen ist Teil einer nachhaltigen Energiezukunft; jedoch haben anhaltende Bedenken hinsichtlich Entflammbarkeit die breite Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle für Elektrofahrzeuge begrenzt. Wasserstofffahrzeuge können viel schneller betankt werden und weiter fahren als heutige batteriebetriebene Elektrofahrzeuge. Doch eine der letzten Hürden für Wasserstoffantrieb ist die Sicherung einer sicheren Methode zur Wasserstoffdetektion.

Optischer, funkensensorfreier Sensor

Forschern ist die Entwicklung eines kostengünstigen, funkensfreien, optischen Wasserstoffsensors gelungen, der empfindlicher und schneller ist als frühere Modelle. Die meisten kommerziellen Wasserstoffsensoren detektieren die Änderung eines elektronischen Signals in aktiven Materialien bei Wechselwirkung mit Wasserstoffgas, was potenziell eine Zündung des Wasserstoffgases durch elektrisches Funken induzieren kann. Der neue Sensor detektiert die Präsenz von Wasserstoff ohne Elektronik.

Breites Anwendungsspektrum

Wasserstoffkraft hat weit mehr Anwendungen als nur das Antreiben von Elektrofahrzeugen, und Technologien zur Entflammbarkeitsminderung sind kritisch. Robuste Sensoren für Wasserstoffleckdetektion und Konzentrationskontrolle sind in allen Phasen der wasserstoffbasierten Wirtschaft wichtig – einschließlich Produktion, Distribution, Speicherung und Nutzung in der Erdölverarbeitung, Düngemittelherstellung, metallurgischen Anwendungen, Elektronik, Umweltwissenschaften und Gesundheit und Sicherheit.

Drei Kernprobleme gelöst

Die drei Hauptprobleme bei Wasserstoffsensoren sind Ansprechzeit, Empfindlichkeit und Kosten. Aktuelle Mainstream-Technologie für H₂-Optiksensoren erfordert ein teures Monochromator zur Spektralaufnahme, gefolgt von einer Analyse des Spektralversatzes.

Die neuen Nanosensoren verbessern die Detektion von Wasserstoff von etwa 100 Parts-per-Million auf 2 Parts-per-Million, bei Kosten von wenigen Dollar pro Sensorschip. Das neue optische Gerät basiert auf der Nanofabrikation eines Nanosphären-Templates, überzogen mit einer Palladium-Kobalt-Legierungsschicht. Vorhandener Wasserstoff wird schnell absorbiert und dann durch eine LED detektiert. Ein Siliziumdetektor zeichnet die Intensität des transmittierten Lichts auf.