센서로 스파크 위험 제거, 수소 차량 안전성 강화

청정 재생 가능 화석 연료 대안인 수소는 지속 가능한 에너지 미래의 일부이며 이미 현실입니다. 그러나 가연성에 대한 지속적인 우려가 수소를 전기차 동력원으로 널리 사용하는 데 제한을 주었습니다. 이전 발전으로 위험이 최소화되었지만, 조지아 대학교의 새로운 연구가 이제 그 위험을 뒷전으로 미뤘습니다.

수소 차량은 오늘날 배터리 전력을 사용하는 전기차보다 훨씬 빠르게 연료를 보충하고 더 멀리 갈 수 있습니다. 하지만 수소 동력의 마지막 장애물 중 하나는 수소 누출을 감지하는 안전한 방법을 확보하는 것입니다.

새로운 연구는 저렴하고 스파크 없는 광학 기반 수소 센서를 기록하며, 이는 이전 모델보다 더 민감하고 빠릅니다.

"현재 대부분의 상용 수소 센서는 수소 기체와 상호작용할 때 활성 물질의 전자 신호 변화를 감지하는데, 이는 전기 스파크로 수소 기체 점화를 잠재적으로 유도할 수 있습니다."라고 Tho Nguyen 부교수는 말했습니다. "우리의 스파크 없는 광학 기반 수소 센서는 전자장치 없이 수소 존재를 감지하여 과정을 훨씬 안전하게 만듭니다."

수소 동력은 전기차 구동 외에도 더 많은 응용 분야가 있으므로 가연성 완화 기술이 중요합니다. 수소 누출 감지와 농도 제어를 위한 견고한 센서는 생산, 유통, 저장, 석유 가공 및 생산, 비료, 야금 응용, 전자, 환경 과학, 보건 및 안전 관련 분야 등 수소 기반 경제의 모든 단계에서 중요합니다.

수소 센서와 관련된 세 가지 핵심 문제는 응답 시간, 감도, 비용입니다. 현재 주류 H2 광학 센서 기술은 비싼 단색기로 스펙트럼을 기록한 후 스펙트럼 이동 비교를 분석해야 합니다.

"우리의 강도 기반 광학 나노 센서로 수소 감지 수준을 100ppm에서 2ppm으로 낮췄고, 센싱 칩 비용은 몇 달러에 불과합니다."라고 Tho는 말했습니다. "우리의 응답 시간 0.8초는 현재 문헌에 보고된 최고의 광학 장치보다 20% 빠릅니다."

새로운 광학 장치는 나노스피어 템플릿 나노제작과 팔라듐-코발트 합금 층 코팅에 의존합니다. 존재하는 수소는 빠르게 흡수된 후 LED로 감지됩니다. 실리콘 감지기가 투과된 빛의 강도를 기록합니다.

모든 금속은 수소를 흡수하는 경향이 있지만, 합금에서 적절한 균형의 적합한 원소를 찾고 수소 흡수 후 빛 투과 미세 변화를 증폭하도록 나노구조를 설계함으로써 이 센서가 얼마나 빠르고 민감할 수 있는지에 대한 새로운 벤치마크를 설정할 수 있었습니다.