センサーが発火リスクを排除、水素自動車の安全性を向上

クリーンで再生可能な化石燃料代替としての水素は、持続可能なエネルギー未来の一部であり、すでに現実のものとなっています。しかし、可燃性への懸念が、水素を電気自動車の動力源として広く普及させる障壁となってきました。これまでの進歩でリスクは最小化されてきましたが、ジョージア大学の新研究がそのリスクを過去のものにします。

水素自動車は、バッテリー駆動の今日の電気自動車よりもはるかに速く充填でき、一度の充填でより遠くまで走行できます。しかし、水素動力への最後のハードルの一つは、水素漏れを検知する安全な方法の確保です。

新しい研究は、安価で発火リスクのない光ベースの水素センサーを記録しており、従来モデルより高感度で高速です。

「現在、ほとんどの市販水素センサーは、水素ガスとの相互作用による活性物質の電子信号変化を検知しますが、これは電気火花による水素ガス着火を誘発する可能性があります」とTho Nguyen准教授は述べます。「当社の発火リスクゼロ光ベース水素センサーは、電子機器を使わず水素存在を検知するため、プロセスがはるかに安全です。」

水素動力は電気自動車駆動以外にも多くの用途があるため、可燃性軽減技術は極めて重要です。水素漏れ検知と濃度制御のための堅牢なセンサーは、製造、流通、貯蔵、石油精製・生産、肥料、冶金用途、エレクトロニクス、環境科学、健康・安全関連分野での利用など、水素ベース経済のあらゆる段階で重要です。

水素センサーに関連する三大課題は、応答時間、感度、コストです。現在の主流H2光センサー技術では、スペクトル記録のために高価な分光器が必要で、その後スペクトルシフト比較を分析します。

「強度ベース光ナノセンサーで、水素検知感度を約100ppmから2ppmに向上させ、センシングチップコストを数ドルに抑えました」とTho氏。「応答時間0.8秒は、現在文献報告されている最良光デバイスより20%高速です。」

新光学デバイスは、パラジウムコバルト合金層で覆われたナノスフィアテンプレートのナノファブリケーションに依存します。存在する水素は速やかに吸収され、LEDで検知されます。シリコン検出器が透過光強度を記録します。

すべての金属は水素を吸収しやすいですが、合金中の適切な元素バランスを見つけ、水素吸収後の光透過微細変化を増幅するナノ構造を設計することで、これらセンサーがいかに高速かつ高感度になれるかの新ベンチマークを設定しました。

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