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荷兰代尔夫特大学研制出在室温下便可工作的氢传感器
2018.07.09   点击99次

荷兰代尔夫特大学的研究人员,成功开发出了一种能在室温下工作的高灵敏、多功能的氢传感器。据了解,该传感器是由三氧化钨的薄层材料制成的。

在不久的将来,氢能很有可能会取代化石燃料,成为人们最重要的能源载体。它不仅具有很高的能量密度,而且还可以无限再生。目前虽然存在着各种类型的氢传感器,但是大多数的传感器都是需要在高温下才能正常工作。针对这一情况,代尔夫特大学的研究人员为此开发出了一种可在室温下,便可正常工作的新型传感器。

新型传感器由三氧化钨制成。通过原子掺杂来改变传感器的电子特性是我们常用的手段,而三氧化钨的晶体结构中含有大量的空隙,因此,该材料极容易进行元素掺杂。

“三氧化钨本身是一种绝缘材料,”该论文第一作者Giordano Mattoni说,“但是,当你掺杂进其他原子时,由于额外电荷的引入,该材料会逐渐具备金属的导电特性。我们想尝试用氢气来掺杂三氧化钨薄膜,看看它是否可以起到传感器的作用。”

事实证明是可以的。研究人员首先采用脉冲激光沉积的方法制造出了三氧化钨薄膜,然后再逐层的将其沉积到基板上,“使用这种方法,我们成功制造出了厚度仅为9纳米的三氧化钨薄片,”Mattoni说。

然后,研究人员将液态金属铂滴在三氧化钨的薄片上。众所周知,铂是一种高效催化剂,可以将氢分子快速分解成两个氢原子。研究人员观察到,这些原子可以进入到三氧化钨的晶格结构中,逐渐地将其从绝缘体转变为导体。“这也就意味着,通过测量材料的电阻值,我们便可以确定出环境中存在的氢气含量,”Mattoni解释说。

这种新型氢传感器与大多数其他传感器的不同之处在于,它在室温下便可正常使用。“它要比市面上的一些产品灵敏得多,而且可以在几分钟内重复使用,”Mattoni补充道,“此外,通过提高或降低传感器的温度,其灵敏度范围也可以针对不同应用作出相应的调整。”

研究人员认为,由于其优异的性能和良好的兼容性,未来此产品有望获得大规模地生产。Mattoni和代尔夫特大学已经为这种新型传感技术申请了专利。

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