Sensor Menghilangkan Risiko Percikan pada Kendaraan Hidrogen

Hidrogen sebagai alternatif bahan bakar fosil yang bersih dan terbarukan adalah bagian dari energi berkelanjutan di masa depan, dan sudah ada di sini. Namun, kekhawatiran tentang sifat mudah terbakar telah membatasi penggunaan hidrogen secara luas sebagai sumber tenaga untuk kendaraan listrik. Kemajuan sebelumnya telah meminimalkan risiko, tetapi penelitian baru dari University of Georgia sekarang menempatkan risiko itu di kaca spion.

Kendaraan hidrogen dapat mengisi bahan bakar lebih cepat dan melaju lebih jauh tanpa mengisi bahan bakar daripada kendaraan listrik saat ini, yang menggunakan tenaga baterai. Namun salah satu rintangan terakhir untuk tenaga hidrogen adalah mengamankan metode yang aman untuk mendeteksi kebocoran hidrogen.

Sebuah studi baru mendokumentasikan sensor hidrogen berbasis optik yang murah, bebas percikan api, yang lebih sensitif — dan lebih cepat — daripada model sebelumnya.

“Saat ini, sebagian besar sensor hidrogen komersial mendeteksi perubahan sinyal elektronik dalam bahan aktif pada interaksi dengan gas hidrogen, yang berpotensi menyebabkan pengapian gas hidrogen dengan percikan listrik,” kata Tho Nguyen, associate professor. “Sensor hidrogen berbasis optik bebas percikan kami mendeteksi keberadaan hidrogen tanpa elektronik, membuat prosesnya jauh lebih aman.”

Tenaga hidrogen memiliki lebih banyak aplikasi daripada sekadar menyalakan kendaraan listrik, jadi teknologi mitigasi mudah terbakar sangat penting. Sensor yang kuat untuk deteksi kebocoran hidrogen dan kontrol konsentrasi penting dalam semua tahap ekonomi berbasis hidrogen, termasuk produksi, distribusi, penyimpanan, dan pemanfaatan dalam pemrosesan dan produksi minyak bumi, pupuk, aplikasi metalurgi, elektronik, ilmu lingkungan, dan dalam kesehatan dan bidang terkait keselamatan.

Tiga masalah utama yang terkait dengan sensor hidrogen adalah waktu respons, sensitivitas, dan biaya. Teknologi arus utama saat ini untuk sensor optik H2 membutuhkan monokromator yang mahal untuk merekam spektrum, diikuti dengan menganalisis perbandingan pergeseran spektral.

“Dengan sensor nano optik berbasis intensitas, kami beralih dari deteksi hidrogen sekitar 100 bagian per juta menjadi 2 bagian per juta, dengan biaya beberapa dolar untuk chip penginderaan,” kata Tho. “Waktu respons kami 0,8 detik adalah 20% lebih cepat daripada perangkat optik terbaik yang tersedia yang dilaporkan dalam literatur saat ini.”

Perangkat optik baru bergantung pada nanofabrication template nanosphere ditutupi dengan lapisan paduan Palladium Cobalt. Setiap hidrogen yang ada dengan cepat diserap, kemudian dideteksi oleh LED. Detektor silikon merekam intensitas cahaya yang ditransmisikan.

Semua logam cenderung menyerap hidrogen tetapi menemukan elemen yang sesuai dengan keseimbangan yang tepat dalam paduan dan merekayasa struktur nano untuk memperkuat perubahan halus dalam transmisi cahaya setelah penyerapan hidrogen memungkinkan mereka menetapkan tolok ukur baru untuk seberapa cepat dan sensitif sensor ini.