MÅNDAG 22 APRIL 2019

SENASTE NYTT

- Nyheter inom industrivärlden

Världens snabbaste vätgassensor bäddar för ren energi

Vätgas är en ren och förnybar energibärare som kan driva bilar som bara släpper ut vatten.
Problemet är att vätgasen är mycket brandfarlig när den blandas med luft. Därför krävs supereffektiva detektorer. Nu presenterar Chalmersforskare den första vätgassensorn i världen som uppnår de högt ställda framtida kraven för att få användas i vätgasbilar.

De banbrytande resultaten publicerades nyligen i den ansedda vetenskapliga tidskriften Nature Materials. Den efterlängtade upptäckten är en optisk nanosensor som är inkapslad i ett plastmaterial. Sensorn bygger på ett optiskt fenomen – plasmoner - som uppstår när nanopartiklar av metall blir belysta och fångar upp ljus av en viss våglängd. Sensorn ändrar helt enkelt färg när mängden vätgas i omgivningen förändras.

Plasten runt den lilla sensorn är inte bara ett skydd, utan en nyckelkomponent. Den ökar sensorns hastighet och underlättar för vätgasmolekyler att passera in i metallpartiklarna där den detekteras. Samtidigt fungerar plasten som en effektiv barriär mot omgivningen eftersom inga andra molekyler släpps igenom. Sensorn kan därför arbeta både supereffektivt och ostört. Den gör att den klarar fordonsindustrins högt ställda framtida krav för tillämpning i vätgasbilar: att kunna detektera 0,1 procent väte i luft på mindre än en sekund.

– Vi har inte bara tagit fram världens snabbaste vätgassensor, utan också en sensor som är stabil över tid och inte avaktiveras. Till skillnad från dagens vätgassensorer behöver den här inte kalibreras om lika ofta, eftersom den skyddas av plasten, säger Ferry Nugroho, forskare på institutionen på fysik på Chalmers.

Det var under sin tid som doktorand som Ferry Nugroho och hans handledare Christoph Langhammer insåg att de var något stort på spåren. De läste en vetenskaplig artikel om att ingen hade lyckats nå de framtida hastighetskrav som ställs på vätgassensorer för bilar. När de testade sin egen sensor insåg de att de bara var en sekund från målet - utan att ens ha försökt optimera den. Plasten gjorde jobbet bättre än de kunde ana. Ursprungligen var den främst tänkt som en barriär, men det visade sig att den även gör sensorn snabbare. Upptäckten ledde till en febril tid av både experimentellt och teoretiskt arbete på institutionen.

– I det läget fanns det inget stopp. Vi ville hitta den ultimata kombinationen av nanopartiklar och plast, förstå hur den fungerar och vad som gör den så snabb. Det hårda arbetet gav resultat. På bara några månader nådde vi rekordtiden samt den grundläggande teoretiska förståelsen för vad som orsakar den, säger Ferry Nugroho.

Att detektera vätgas är utmanande på många sätt. Gasen är osynlig, luktfri, flyktig och extremt brandfarlig. Det krävs bara fyra procent väte i luften för det ska bildas knallgas som kan antändas vid minsta gnista. För att framtidens vätgasbilar och infrastrukturen kring dessa ska bli tillräckligt säker, måste man kunna detektera ytterst små mängder vätgas i luften. Sensorerna måste därför vara snabba så att läckor ska kunna åtgärdas innan det uppstår en brand.

– Det känns fantastiskt att kunna presentera en sensor som förhoppningsvis ska vara en del i vätgasbilens stora genombrott. Intresset som vi ser i bränslecellsbranschen är motiverande, säger Christoph Langhammer, biträdande professor på institutionen för fysik på Chalmers.

Även om siktet främst är inställt på att använda vätgas som energibärare, finns det också andra möjligheter som öppnas. Högeffektiva vätgassensorer efterfrågas inom elnätsbranschen och kemi- och kärnkraftsindustrin, men kan också bidra till att förbättra medicinsk diagnostik.

– Mängden vätgas i vår utandningsluft kan ge svar om till exempel inflammationer och födoämnesintoleranser. Vi hoppas att våra resultat ska kunna användas på bred front. Det här är så mycket mer än en vetenskaplig publikation, säger Christoph Langhammer.

På sikt är förhoppningen att sensorn ska kunna serietillverkas på ett effektivt sätt, till exempel med hjälp av 3D-printerteknik.

Fakta: Världens snabbaste vätgassensor

• Den chalmersutvecklade sensorn bygger på ett optiskt fenomen – plasmoner – som uppstår när nanopartiklar av metall blir belysta och fångar upp ljus av en viss våglängd.

• Den optiska nanosensorn innehåller miljontals metallnanopartiklar av en palladium-guldlegering som ser till att vätgasen effektivt sugs upp som i en disktrasa. Denna effekt gör att sensorn ändrar färg när mängden vätgas i omgivningen förändras.

• Plasten runt sensorn är inte bara ett skydd, utan ökar också sensorns hastighet genom att underlätta för vätgasmolekyler att tränga in i metallpartiklarna där de detekteras. Samtidigt fungerar plasten som en effektiv barriär mot omgivningen eftersom inga andra molekyler, som annars skulle avaktivera sensorn, släpps igenom

• Sensorns effektivitet gör att den klarar fordonsindustrins högt ställda framtida krav för tillämpning i vätgasbilar: att kunna detektera 0,1 procent väte på mindre än en sekund.

• Forskningen har finansierats av Stiftelsen för Strategisk Forskning inom ramen för projektet Plastic Plasmonics.

Om den vetenskapliga artikeln:

Artikeln ”Metal – Polymer Hybrid Nanomaterials for Plasmonic Ultrafast Detection” har publicerats i Nature Materials och är skriven av chalmersforskarna Ferry Nugroho, Iwan Darmadi, Lucy Cusinato, Anders Hellman, Vladimir P. Zhdanov och Christoph Langhammer. Resultaten har tagits fram i samarbete med Delfts tekniska universitet i Nederländerna, Danmarks tekniska universitet och Universitetet i Warszawa, Polen.

För mer information:

Christoph Langhammer, biträdande professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 33 31, clangham@chalmers.se

Ferry Nugroho, forskare, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 54 21, ferryn@chalmers.se

SENASTE NYTT

- Nyheter inom industrivärlden
2019-04-15
Optimerad avjämningsbalk från RototiltMer AI på civilingenjörsprogrammet i produktion och produktdesign
2019-04-12
Rototilt breddar redskapsprogrammet med kraftfulla rivtänderNy försäljningsdirektör på Volvo Car SverigeNCC får miljardorder för över 200 bostäder på ny ö i Köpenhamn 150 000 bilar riskerar körförbud 1 majVerizon presenterar ny IT-säkerhetsrapport kring insiderhot – så skyddar du din organisationVolvo Cars börjar tillverka XC40 vid fabriken i kinesiska Luqiao där fler märken byggsKobelco visar upp automatiserad grävmaskin och Engcon tiltrotator på BaumaNu öppnar Skansen Baltic Sea Science Center!Stor del av svensk järnmalm bildades i vulkaniska processerMarknadens mest snabborrande och hållbara stegborrNya klimatsmarta batteridrivna häcksaxar för en praktfull häckSchneider Electrics svenska vd tillträder ny roll med ansvar för norra Europa Stor satsning på kompetensutveckling av yrkesverksammaEuropeiska MOTOMAN-robotar rullar ut från fabriken i SlovenienSydsvenskt konsortium testar framtidens elvägarNordisk plastindustri förenas i unik paneldebatt på Plastteknik Nordic.Monitor storsatsar i Sydostasien – anställer fler i SverigeRasmus Linge ny vd för CS LogisticsAlmi Invest investerar i EasyServIKEA är Sveriges mest hållbara varumärke 2019Så går det till att besikta en motorcykelCell PT® - för säker infästning i nya lätta designmaterialSeavus talare på konferens - AI-dagen: AI som stöd för verksamheten, 22 majRekordresultat för BygmakoncernenAnn Krumlinde ny styrelseledamot i VäderstadSopmaskiner från Optimal fortsätter vara en succé på marknadenKungen besökte Apotea i MorgongåvaMitsubishi Outlander PHEV: Sveriges populäraste laddhybrid
2019-04-11
Maximera effekten till hydrauliktillbehör med ADX från CEJNFörvaring gasflaskor – så uppfyller du regler och kravJan Ridfeldt ny vd och koncernchef på Umeå Energi ABLyckad lansering av The Gothenburg Gateway ​Ny standard för miljökostnader – utvecklad i Göteborg Fem stjärnor til Range Rover EvoquePaetronics byter namn till VehcoHög kvalitet på alla forskarutbildningar på Högskolan VästUndervattensrobotar kan lokalisera gifttunnor i ÖstersjönEOS firar 30 år av passion för industriell 3D-printing Hyundai lanserar privatleasing för sina populära miljö- och familjebilarTarget 3001! - En lättanvänd PCB-mjukvara - Just nu påskrabatt 20% Jernbro förlänger livslängden för styr- och drivsystem med nytt driftsäkerhetsavtalRyobis unika Plattrensare - Rengör uteplatsen blixtsnabbtMaskinExpo nästa för Elise 900 – batteridriven kompaktlastare
2019-04-10
CEJNs Multi-X GII Hydrauliska Multi Koppplingar - Bättre, Starkare, LättareAnders Lindström, lokförare och instruktör, berättar om ett omväxlande arbete OPTIWARE och SICK i IIoT samarbete för ”plug and play”-uppkoppling av tillverkningsmaskinerABB:s snabbladdare bidrar till ett grönare GöteborgVolvo Cars på Techno Classica: Art Deco i rörelse med Volvo PV36Äntligen är Industrimagasinet våren 2019 här!Summ Road Show IBS QMS & TeamcenterNIS-direktivet är IT-chefernas bästa vänBäckebron - Sågverket som älskar det extra krångligaEllevio och Power Circle gör gemensam sak för framtidens elnätKonsultbolaget Exsitec på plats 2 i Powered by People Svenska företaget Blixt Tech vann i internationella tävlingen Startup Energy TransitionABAX blir partner med Hitachi och levererar komplett IoT-lösning till bygg- och entreprenad-branschenMiljardprojekt för digitalisering av europeisk industriEnergibesparingar och reducerat underhållsbehov med fläktväggsapplikation i stor biograf i SingaporeSchneider Electrics Easy UPS 3S nominerad i Elfack Design Award
Annonser