LÖRDAG 17 APRIL 2021
Följ oss i sociala medier

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
2021-04-07
Alfing investerar!Ahlsell AB publicerar hållbarhetsrapport för 2020Nordomatic öppnar nytt “Service Excellence Center” i SverigeABB Azipod[®] elektriska framdrivningssystem markerar 30 års spetskompetens till havsUnit4 släpper ERPx – en ny generations affärssystemBolt ny taxiaktör i Västerås och Eskilstuna – ska konkurrera med prisvärda resor Här är Kalle 2.0Ny beräkning av mineralresurserna i Huatalampi i Finland inleds
2021-04-06
Hur ska man tänka när man väljer ärendehanteringssystem? Schneider Electric utökar Easy UPS 3L från 250 kVA till 600 kVA för ännu säkrare verksamhetskontinuitetVakuumteknik från Busch för optimal kylning av CoronavaccinExtrem ökning av ransomware för konsumenter under 2020 – 485 procent!RamiCheck gör det enkelt att hålla koll på maskinernaUponor lanserar ny väggskena och monterings­plåt för Aqua PLUSNytt rekord för nyföretagandet i SverigeVerizon Business signerar sitt första privata 5G-kontrakt i Europa med Associated British PortsHCL ska modernisera och omvandla Tennecos tekniklandskap
2021-04-01
Momentum Group förvärvar tre elektromekaniska serviceverkstäder från AssemblinLEFS_F – Korta cykeltiderna med ny högpresterande variant av linjärenhetUppfyller ditt företag försäkringskraven hos ditt försäkringsbolag?Han är hjärnan bakom designen på Alfing SeatingEnklare att få yrkesbevis för ventilationsmontörer NCC bygger nytt VA-nät och gator i stadsdelen Vårvik, TrollhättanCyberkriminella nöjer sig inte längre med att låsa data - att läcka data är den nya trendenSTIHL investerar i nytt bolag för säkrad tillgång av elektroniska komponenter
2021-03-31
Sponsrade fjädrar i lovande svenskt hyperloop-projekt Världens första trådlösa laserscanner för mätning av detaljer inuti CNC-maskiner eliminerar delinspektion och justering av flaskhalsarAlfing AB sålt till Jönköpingsföretaget InevVeeam uppmärksammar vinnarna i 2020 års ProPartner Awards i SverigeFler än 220 000 svenskar har utvecklat sin digitala kompetens med hjälp av LinkedIn och MicrosoftNy undersökning visar bristerna i att använda flera olika cyberskyddslösningar simultant
2021-03-30
Väderstad utökar sin labbverksamhetUnik helsvensk intelligent robust radiostyrning inom 433-434MHzVolvo P2870D - en liten asfaltläggare med bred repertoarABB och Amazon Web Services styr fordonsflottor mot en helt eldriven framtidArval lanserar Arval Mobility Consulting-modellenVertiv och Green Mountain höjer ribban för hållbarhet i datacenterTetra Pak agerar mot nedskräpning och för en hållbar framtidSwerock lanserar ECO-Ballast
2021-03-29
OilQuick bäst igen!Utvidgningen fortsätter Material och miljö Mambu blir den första sharia-kompatibla SaaS-bankplattformenViya från SAS Institute ger dataanalys åt alla – nu också på Microsoft AzureCTEK lanserar en ny elbilsladdare - NJORD GO NJORD GO är en liten och smidig laddare som erbjuder snabb och säker EV-laddning Vanliga varningstecken på dataintrång ignoreras alltför oftaMikael 3D-printar innovativ skidstav av råvaror från skogenKB Components expanderar i Centraleuropa
2021-03-26
SourceMe:s vision om tillverkningsindustrins nästa generationABUS utvidgar radiostyrningsprogrammet ABURemoteLesjöfors Fjädrar ställer om till fossilfritt och sänker utsläpp med upp till 90 procentÄr ditt företag intresserad av formeln för en IT-driftslösning som verkligen gör skillnad?HCL Technologies lanserar ASM 2.0-ramverk för att omvandla applikations­hanteringen i den digitala eranSafe Control Materialteknik 2021 – firar 20 år och 2 miljoner framgångarAlicat scientific lanserar coda – en ny typ av coriolis massflödesinstrumentProtolabs lanserar ett unikt hackathon i hållbarhet för designingenjörerHar ergonomin hos industri­arbetare glömts bort?Coval GVMAX HD, Mångsidigt vakuum för alla branscherNy rapport från F-Secure: CISO-rollen har skiftat från IQ till EQNy rapport om cybersäkerhet för styrelseledamöter
2021-03-25
Ny HR-roll behövs i pandemins kölvattenAC-D – Ny modulär luftbehandling, helt utifrån dina behov
Annonser