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荷兰研发出可在室温下使用的氢气传感器

时间:2022-08-02 13:39:02来源:【互联网】

导语:​据了解,研究人员首先是利用名为脉冲雷射沉积(pulsed laser deposition)的方法制作三氧化钨薄层,如此能在一片基板上一层层单独沉积该种材料层。利用这种方法,研究人员制作出厚度仅9奈米的三氧化钨薄层。

       氢气是取代石化燃料的潜力替代能源之一,然而具备高度易燃性,因此如果要发展氢能源经济,能侦测氢气的传感器不可或缺。然而到目前为止,氢气传感器的最大挑战在于需要较高的温度才能起作用,而且敏感度较低、反应时间也较缓慢。

  而来自荷兰的台夫特理工大学(Delft University of Technology,TU Delft)研究人员宣称,他们已经克服上述挑战,开发了一种以三氧化钨(ungsten trioxide,WO3)薄层制作的新型传感器,结合了高电阻以及利用铂金(platinum)催化剂感测氢气的能力,可以在接近室温下感测到1pppm的氢气浓度,而且当氢气浓度超过100pppm时,反应时间不到1秒。

  据了解,研究人员首先是利用名为脉冲雷射沉积(pulsed laser deposition)的方法制作三氧化钨薄层,如此能在一片基板上一层层单独沉积该种材料层。利用这种方法,研究人员制作出厚度仅9奈米的三氧化钨薄层。

  然后研究人员将铂金液滴(droplet)放置在三氧化钨薄层的最上方;铂金具备一种众所周知的特性,能扮演将氢分子分离为单个氢原子的催化剂,而研究人员观察到,那些原子能进入三氧化钨的晶格,并将之缓慢由绝缘体转变为金属。

  研究人员的实验将三氧化钨薄膜暴露于不同的环境条件中,包括正常空气,混合了氢气的环境,还有真空;而实验结果可以看出,其电阻与样本颜色(光学影像显示)会在暴露于氢气时改变,但在正常空气中又会恢复初始状态。

  TU Delft开发的新型氢气传感器与其他同类传感器最大的不同,就在于能在室温下使用。因为该种薄膜能与目前的半导体技术兼容,新型氢气传感器具备大量生产的潜力,研究团队正准备为此技术申请专利。

标签: 传感器​

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