ساخت سنسور جدید هیدروژن که با چشم غیر مسلح هم قابل تشخیص است

پژوهشگران موفق به ساخت نوعی سنسور هیدروژن شدند که با چشم غیر مسلح به تشخیص حضور هیدروژن در سیستم کمک می‌کند.

تبلیغات

طبق گفته‌ی بسیاری از دانشمندان، توسعه‌ی هیدروژن به‌عنوان مهم‌ترین حامل انرژی پایدار از نظر اقتصادی قابل بررسی است. متاسفانه، استفاده از هیدروژن با خطرات خاصی همراه است، چرا که این عنصر قابل اشتعال بوده و تشخیص آن هم دشوار است. بنابراین، به حسگرهای قابل اطمینان جهت تشخیص حضور هیدروژن، که عنصری حیاتی در آینده است، نیاز است. در حال حاضر دانشمندان دانشگاه اوترخت، دلفت و ESRF در شهر گرنوبل فرانسه موفق به ساخت سنسوری شده‌اند که وقتی در معرض هیدروژن قرار می‌گیرد، تغییر رنگ می‌دهد.

سنسور هیدروژن

نتایج این مطالعه که در ژورنال Nature Communications منتشر شده است، بر ترکیبی از عناصر شیمیایی ایتریوم و زیرکونیوم در ساخت این سنسور اشاره کرده است. مزیت اصلی کامپوزیت در این است که رنگ آن با جذب هیدروژن تغییر می‌کند و این میزان تغییر رنگ با میزان حجم هیدروژن جذب شده وابسته است. به این ترتیب، پژوهشگران نوعی سنسور هیدروژن تولید کرده‌اند که با کمک آن، می‌توان با چشم غیر مسلح هم، هیدروژن را در محیط تشخیص داد.

این سنسور جدید را می‌توان در قالب یک نوار در مکان‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری فشار هیدروژن است به کار برد. در نتیجه، سنسور نصب شده می‌تواند نشتی هیدروژن را در صورت وقوع تشخیص دهد، ضمن این که فشار هیدروژن مورد نظر را هم اندازه‌گیری می‌کند.

اساس کار سنسور به این گونه است که اتم‌های ایتریوم و زیرکونیم در کنار هم یک شبکه‌ی فلزی تشکیل می‌دهند که فضای کافی برای جذب هیدروژن را فراهم کرده است. در این حالت، برای جذب هیدروژن به مقدار مشخصی از انرژی نیاز است. هر چه انرژی بیشتری مورد نیاز باشد، هیدروژن باید با فشار بالاتری در فرآیند حضور داشته باشد. بسته به مقدار هیدروژن جذب شده توسط ماده، درجه‌ای از نور منعکس شده و سنسور تغییر رنگ می‌دهد.

دانشمندان، در طی پژوهش‌های خود نشان داده‌اند که مقدار دقیق فشار هیدروژنی که در داخل شبکه فلزی ذخیره و آزاد می‌شود، می‌تواند با انتخاب یک نسبت خاص از دو فلز تنظیم کرد و به دنبال آن انرژی مورد نیاز را هم تغییر داد. در واقع، حساسیت سنسور به هیدروژن را می‌توان با انتخاب نسبت معینی از ایتریوم به زیرکونیوم تعیین کرد. از این رو، محدوده‌ی اندازه‌گیری فشار بین ۰.۱ تا ۱۰،۰۰۰ مگاپاسکال متغیر خواهد بود.

خودروهای هیدروژنی

نتایج این تحقیق ممکن است بر ذخیره‌سازی هیدروژن برای استفاده در وسایل نقلیه هم تاثیرگذار باشد. پرفسور برنارد دام از دانشگاه دلفت می‌گوید:

در حال حاضر، هیدروژن با فشار ۷۰۰ بار در سیلندرها ذخیره می‌شود. ایده‌آل ما این است که بتوانیم هیدروژن را در یک محفظه‌ی فلزی سبک مانند منیزیم ذخیره‌سازی کنیم. متاسفانه، فشار تعادلی منیزیم بسیار کم است از این رو امکان فراهم کردن جریان کافی هیدروژن در یک سلول سوختی منیزیمی را نداریم.

نظر پژوهشگران این است که افزودن یک فلز واسطه به منیزیم می‌تواند فشار تعادلی آن را تا یک بار افزایش دهد. این اقدام، منیزیم را گزینه‌ای مناسب برای ذخیره‌سازی هیدروژن معرفی کرده و جایگزین سبک‌تری نسبت به سیلندرهای فعلی ارایه می‌دهد. هر چند جهت بررسی امکان‌پذیر بودن این ایده به تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.

منبع phys

مقاله های مرتبط

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده