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
2022-06-29
Stora framsteg i Svensk Plaståtervinnings hållbarhetsrapportEdethus väljer marknadens bästa paketlösningTele2 ansluter sig till AWS Partner Network
2022-06-28
Laserskärmaskinen har fått ett syskon! MCS lanserar en ny mobilapp Maskinkomponenter i Piteå, ännu en nöjd Edströms-kundFramtidens byggbransch är cirkulärEtt helhetsansvar för hydraulik och eldriftPlåtslagarens egna plåttak är något utöver det vanligaSchneider Electrics VD Jenny Larsson på kunglig delegationsresaDell utöker Inspiron-serien med lansering av nya modeller Välj rätt arbetspaltsbelysningTekniken som kan stoppa oönskade drönareSweco vinner två nya upp­drag för Norrbotniabanan
2022-06-27
Skyltmax lanserar taktila skyltar!Nu lanseras Zoom One Den friktionsfria framtiden är snart härKontokrediter istället för smslånNy säljorganisation för Vimek i NorgeMosaiken växer som aldrig förrRätt batteriteknik för att hålla bussarna igångHexicon skriver historiskt samarbetsavtal med fiskeindustrin
2022-06-24
Tre tips när du väljer industridammsugare
2022-06-23
Lars-Roland Svensson börjar hos Intercut som teknisk rådgivare ABB-teknik till världens första öppna infrastruktur Produktutveckling med plastkonstruktion som spetskompetensVA SYD väljer Enfo för automatisering och visualisering av dataIngen svetsning, bättre hygien för livsmedelThunder Laser Germany nu i Sverige!Flera nya framgångar hos AirForestryWatchItGolf siktar på proffstourerna med ny appCE-märkning och dörrautomatikerNorconsult förstärker elnätet mot NorrlandskustenSvensk kvalitetssäkring har fått internationell statusTricylon Robotics effektiv­iserar tillverkningsindustrinNya Peugeot 408 - den första av sin sortBatterilager vänder på natt och dag
2022-06-22
Nästa generations flexibla automation vid Automatica 2022Snabb, energisnål 3-ports magnetventil med utökat flödeSå mycket mer koldioxid frigörs av asiatisk nickelproduktionHenkel blir samarbets­partner till PorscheWallbox anställer ny nordisk marknadschefZaptec lanserar egen betaltjänst för elbilsladdningApoteas eltransporter började rulla igårRekordorder för Mared till skogskoncernen SödraVi kan bespara världen 30 miljoner ton koldioxidInflationen pressar svenska företagViktigt med en bra arbetsmiljö vid svetsningÄntligen blir Storvik IF tillgängligt för flerEnköping tripplar kapaciteten med nya lokalen
2022-06-21
Industrin minskar koldioxidutsläppenSchneider Electric lanserar ställverket RM AirSeTNCC får order om 200 000 ton asfalt i NorgeEtt år efter Sverige­lanseringen Fördelar med ISO 9001 Skövde Energi lanserar ny lösningFramtidens inlandsbana drivs av vätgasDynabook satsar på klient­teknik i smidigt formatGKN Aerospace och astronauten Jessica Meir på UniverseumNytt kriterium för nybyggda husSpill från Gävle värmer SandvikenHANZA fortsätter att utvecklas starkt under det andra kvartalet