Forskere udvikler wolfram-baserede brintdetektorer

Et hold fysikere fra Immanuel Kant Baltic Federal University har sammen med deres kolleger fra National Research Nuclear University MEPhI (NRNU MEPhI) udviklet en wolframoxid-baseret detektor for brint i gasblandinger. De fremstillede tynde wolframoxidfilm med forskellige tilsætningsstoffer og sammenlignede deres egenskaber. En af filmdetektorerne viste en 100-fold stigning i følsomhed sammenlignet med en kontrolprøve. Artiklen blev publiceret i Tynde faste film .

Brint er en af ​​de mest udbredte gasser i verden, anvendes i den kemiske industri og i kontrollerede nuklear fusionseksperimenter. Dens molekyler har den mindst mulige masse og størrelse, og det er derfor ekstremt vanskeligt at opbevare i enhver beholder, da det lækker fra næsten enhver åbning. Brintlækager er meget farlige for industrien, da brint blandet med ilt danner eksplosiv detonerende gas. Med udviklingen af ​​brintenergisektoren, forebyggelse af lækager bliver et vigtigt sikkerhedsspørgsmål.

For at forhindre brintlækager, dets koncentration i et industrianlæg bør konstant overvåges. Normalt gøres dette med gasdetektorer, de mest populære er amperometriske analysatorer. De er baseret på gassers evne til at ændre den elektriske ledningsevne af metaller ved kontakt med dem. I løbet af målinger, fast spænding påføres enderne af en metalplade, og en enhed måler styrken af ​​strømmen, der går igennem den. Da strømmens styrke direkte afhænger af et materiales ledningsevne, når koncentrationen af ​​brint stiger, ledningsevnen ændrer sig også. Følsomheden af ​​målinger bestemmes af sensorens egenskaber, dvs pladen under spænding.

BFU-forskere og kolleger fra NRNU MEPhI studerede nye materialer baseret på wolframoxid (WOx). En af dem blev opnået ved at afsætte WOx på et silikonecarbid (SiC) substrat. Et andet materiale blev udviklet på samme måde, men wolframoxidlaget var dækket med yderligere platinbelægning. Derefter bestemte forskerne følsomheden af ​​de to film ved at påføre spænding på dem og sætte dem i et iltmiljø. Efter det, 2 procent brint blev tilsat til det. Materialet uden platinbelægningen viste en 15-dobling af strømstyrken sammenlignet med ren wolframoxid. Når den samme egenskab blev målt i det andet materiale, det viste en 100-dobling.

"Vi har undersøgt nanomaterialer, der kan bruges som grundlag for brintlækagesensorer. I løbet af vores arbejde har vi bl.a. vi identificerede kravene til disse materialers strukturelle egenskaber, som skulle sikre høj gasdetekteringseffektivitet, " siger Dr. Alexander Goikhman, en medforfatter til værket og leder af Forsknings- og Uddannelsescenter for Funktionelle Nanomaterialer.