Mia Halleröd Palmgren, Çalmers Texnologiya Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Çalmers Texnologiya Universiteti | Mia Halleröd Palmgren

Hidrogenin olduğu hər yerdə, sızmaları aşkar etmək və hidrogen hava ilə qarışdıqda alovlanan oksihidrogen qazının əmələ gəlməsinin qarşısını almaq üçün təhlükəsizlik sensorları tələb olunur. Buna görə də, bugünkü sensorların rütubətli mühitlərdə optimal işləməməsi bir problemdir – çünki hidrogenin olduğu yerdə çox vaxt rütubət olur. İndi İsveçin Çalmers Texnologiya Universitetinin tədqiqatçıları rütubətli mühitlərə yaxşı uyğunlaşan və əslində nəmlik artdıqca daha yaxşı işləyən yeni bir sensor təqdim edirlər.

“Hidrogen qazı sensorunun performansı mühitdən mühitə kəskin şəkildə dəyişə bilər və rütubət vacib amildir. Bu gün bir problem odur ki, bir çox sensor rütubətli mühitlərdə yavaşlayır və ya daha az effektiv işləyir. Yeni sensor konsepsiyamızı sınaqdan keçirdiyimiz zaman aşkar etdik ki, rütubəti nə qədər artırsaq, hidrogenə qarşı reaksiya bir o qədər güclü olur. Bunun necə mümkün ola biləcəyini həqiqətən anlamaq üçün bir az vaxt lazım oldu”, – deyə ACS Sensors jurnalında dərc olunmuş məqalənin aparıcı müəllifi olan Çalmers doktorantı Athanasios Theodoridis bildirib .

   Hubble yeni tip obyektlərin ilk nümunəsi olan Cloud-9-u araşdırırPlay Video

Hidrogen nəqliyyat sektorunda getdikcə daha vacib bir enerji daşıyıcısıdır və kimya sənayesində və ya yaşıl polad istehsalında xammal kimi istifadə olunur. Ətraf mühit havasında daim mövcud olan su ilə yanaşı, hidrogen oksigenlə reaksiyaya girərək enerji istehsal etdikdə də əmələ gəlir, məsələn, hidrogenlə işləyən nəqliyyat vasitələrində və gəmilərdə istifadə edilə bilən yanacaq elementində. Bundan əlavə, yanacaq elementlərinin özləri də içərisindəki oksigen və hidrogeni ayıran membranların qurumasının qarşısını almaq üçün suya ehtiyac duyurlar.

Hidrogen istehsal olunan və saxlanılan qurğular ətrafdakı hava ilə daim təmasda olur və rütubət temperaturdan və hava şəraitindən asılı olaraq zamanla çox dəyişir. Buna görə də, uçucu hidrogen qazının sızmasının və alovlanan oksihidrogen yaratmasının qarşısını almaq üçün burada da etibarlı rütubətə davamlı sensorlar lazımdır.

Sensor rütubətin “qaynamasına” səbəb olur

Chalmers şirkətinin yeni rütubətə davamlı hidrogen sensoru barmaq ucuna yerləşdirilir və metal platinin kiçik hissəciklərini – nanohissəciklərini – ehtiva edir. Bu hissəciklər eyni zamanda həm katalizator, həm də sensor kimi çıxış edir. Bu o deməkdir ki, platin havadan hidrogen və oksigen arasındakı kimyəvi reaksiyanı sürətləndirir və bu da sensor səthində su təbəqəsi şəklində rütubətin “qaynamasına” səbəb olan istilik əmələ gəlməsinə səbəb olur. Havadakı hidrogen miqdarı su təbəqəsinin nə qədərinin qaynadığını müəyyən edir və havadakı nəmlik təbəqənin qalınlığını idarə edir.

Buna görə də, su təbəqəsinin qalınlığını ölçməklə hidrogenin konsentrasiyasını ölçmək mümkündür. Hava nəmləndikcə su təbəqəsinin qalınlığı artdığı üçün sensorun səmərəliliyi də eyni sürətlə artır. Bu prosesin nəticəsini plazmon adlanan optik fenomendən istifadə etməklə müşahidə etmək olar , burada platin nanopartikulları işığı tutur və onlara fərqli bir rəng verir. Ətraf mühitdə hidrogen qazının konsentrasiyası dəyişdikdə nanopartikullar rəngini dəyişir və kritik səviyyələrdə sensor həyəcan siqnalı işə salır.

Çalmersdə plazmonik hidrogen qazı sensorlarının inkişafı uzun illərdir davam edir. Professor Kristof Lanqhammerin tədqiqat qrupu sensor sürəti və həssaslığı , eləcə də süni intellektdən istifadə edərək sensor reaksiyasını və rütubətə davamlılığı optimallaşdırmaq qabiliyyəti baxımından bu sahədə bir sıra böyük irəliləyişlər əldə edib .

Əvvəllər qrup sensorlarını süngərin suyu udduğu kimi hidrogeni udan palladium metalının nanohissəciklərinə əsaslandırırdı. Chalmersdəki TechForH2 səriştə mərkəzi çərçivəsində hazırlanmış yeni platin əsaslı konsepsiya, yeni imkanlar açan yeni bir sensor növü olan “katalitik plazmonik hidrogen qazı sensoru”nun yaradılmasına gətirib çıxardı.

“Biz sensoru 140 saatdan çox davamlı rütubətli havaya məruz qalma müddətində sınaqdan keçirdik. Testlər göstərdi ki, o, müxtəlif rütubət dərəcələrində sabitdir və bu şəraitdə hidrogen qazını etibarlı şəkildə aşkar edə bilir ki, bu da real mühitlərdə istifadə olunacağı təqdirdə vacibdir”, – deyə Athanasios Theodoridis bildirib.İsveçin Çalmers Texnologiya Universitetinin yeni hidrogen sensoru platin metalının kiçik hissəciklərinə əsaslanır. Bu hissəciklər eyni zamanda həm katalizator, həm də sensor kimi çıxış edir və sensor rütubətli mühitlərə çox uyğundur. Əslində, nə qədər rütubət artsa, o qədər yaxşı işləyir. (Bu mikroskop şəklindəki platin hissəcikləri rənglənib). Müəllif: Çalmers Texnologiya Universiteti | Athanasios Theodoridis

Enerji keçidi sensorlara daha çox tələblər qoyur

Tədqiqatçıların ölçmələrinə görə, sensor hidrogeni ” milyonda düşən hissə ” diapazonuna qədər aşkarlayır: 30 ppm — yəni faizin üç mində biri qədər, bu da onu dünyanın rütubətli mühitlərdə ən həssas hidrogen qazı sensorlarından birinə çevirir.

“Hazırda rütubətli mühitlərdə yaxşı işləyən sensorlara böyük tələbat var. Hidrogen cəmiyyətdə getdikcə daha vacib rol oynadığı üçün, yalnız daha kiçik və daha çevik deyil, həm də geniş miqyasda və daha aşağı qiymətə istehsal edilə bilən sensorlara artan tələbat var. Yeni sensor konsepsiyamız bu tələbləri yaxşı qarşılayır”, – deyə Chalmers-də fizika professoru və hazırda məsləhətçi kimi çalışdığı sensor şirkəti Insplorion-un qurucularından biri olan Kristof Lanqhammer bildirib.

O, həmçinin gələcəkdə hidrogen qazı sensorlarının bütün növ mühitlərdə işləməsi üçün birdən çox material növü tələb oluna biləcəyini də qəbul edir.

“Ətraf mühitdən asılı olmayaraq yaxşı işləyən sensorlar yaratmaq üçün müxtəlif növ aktiv materialları birləşdirməyə ehtiyac duyacağımızı gözləyirik. Artıq müəyyən materialların sürət və həssaslıq təmin etdiyini, digərlərinin isə rütubətə daha yaxşı davam gətirə bildiyini bilirik. İndi bu bilikləri gələcəkdə tətbiq etmək üzərində işləyirik”, – deyə Kristof Lanqhammer bildirir.

Daha çox məlumat: Athanasios Theodoridis və digərləri, Yüksək Rütubətli Mühitlərdə Hidrogen Aşkarlanması üçün Katalitik-Plazmonik Pt Nanopartikül Sensoru, ACS Sensorları (2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c03166

Jurnal məlumatı: ACS Sensorları Çalmers Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilir