Facebook


Instagram

Tipsa en vän om denna artikel:
Till:
Från:

Världens snabbaste vätgassensor bäddar för ren energi


2019-04-11

Snabba och noggranna sensorer är avgörande i ett hållbart samhälle där vätgas är en energibärare.
Bild: Yen Strandqvist/Chalmers
Snabba och noggranna sensorer är avgörande i ett hållbart samhälle där vätgas är en energibärare.

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.




Källa: Chalmers

Tipsa en vn Skriv ut



Laddstation för ellastbilar
Laddstation för ellastbilar

Laddstation för tung trafik öppnar i Uppsala

Nu fortsätter OKQ8, Skellefteå Kraft och Volvo Lastvagnars satsning på elektrifiering av tunga vägtransporter. Nyligen öppnade två supersnabbladdare hos Wist Last...

Läs mer
Zinga


Scania ökar takten inom självkörande transporter mellan logistiknav

Scania lanserar nu ett pilotprogram för kommersiella transporter med självkörande...

Läs mer
Ulefos
<span>Fordonstekniker blir en alltmera avancerad yrkesroll, men yrkets status har inte hängt med i den utvecklingen. </span>

Så kan vi höja fordonsteknikeryrkets status

Yrket fordonstekniker har på bara några årtionden genomgått en makalös...

Läs mer

Scanias erbjudande för elektriska lastbilar till ny nivå

Träffa Abkati på Skåne Truckshow 2023!

Första Vectron-loket som förstärker Green Cargos internationella trafik levererat

Goodyear Sustainable Reality Survey: Hållbarhet är fortfarande prioriterat bland åkerier

Mistra InfraMaint forskar om smart underhåll av infrastruktur – får fortsatt finansiering



Fossilfria lastbilar över Øresundsbron – nytt samarbete visar att det är möjligt

Grön omställning av den tunga lastbilstrafiken är möjlig – också...

Läs mer


Volvo Lastvagnar levererar eldriven betonglastbil till CEMEX

Volvo Lastvagnar har levererat den första Volvo FMX Electric betonglastbilen till CEMEX. Den...

Läs mer


DAF öppnar monteringsfabrik för ellastbilar

DAF utökar sin produktionsanläggning med en ny monteringsfabrik för eldrivna...

Läs mer
Dachser skriver avsiktsförklaring gällande 50 eldrivna lastbilar av Mercedes-Benz modell eActros LongHaul.

Dachser satsar på ellastbilar för långdistanstransporter

Mercedes-Benz Trucks och Dachser undertecknar en avsiktsförklaring gällande 50...

Läs mer
Allt fler företag från hela Sverige väljer att frakta gods klimatsmart via järnvägen till APM Terminals Gothenburg, nordens största containerhamn.

Nya tågpendlar från Helsingborg, Malmö och Sundsvall till APM Terminals Gothenburg

APM Terminals Gothenburg inleder 2023 med att välkomna järnvägspendlar från...

Läs mer
Omställningen är möjlig redan idag. Ett exempel är Falkenklev logistiks laddpark för tunga fordon i Malmö.

Transportbranschen kan bli fossilfri snabbare än man trott

Transportbranschen kan ställa om till fossilfrihet snabbare än vad bedömare trott....

Läs mer
Den nya laddstationen växer fram intill tankstationen för biogas på Mosserudsområdet.

Här byggs laddstationen för tunga fordon vid E18 i Karlskoga

På ett 7000 kvadratmeters område har skog avverkats och markarbetena är i full...

Läs mer
NTEX fortsätter att expandera i Storbritannien.

NTEX fortsätter att expandera i Storbritannien

Speditions- och logistikföretaget NTEX fortsätter på expansionsvägen i...

Läs mer
Olli Paasios, ny vd för Wibax Logistics Oy, på infälld bild.

Ny vd i Finland siktar på tillväxt

I och med Olli Paasios tillträde som ny vd för Wibax Logistics Oy, tar den finska...

Läs mer
En av de nya ellastbilarna rullar in på samlastningsbolaget Nordicons terminal i ytterhamnarna. Därifrån kommer den att köra skytteltrafik till och från Göteborgs hamns containerterminal som driftas av APM Terminals.

Nu sätts ellastbilar in på containertrafiken i Göteborgs hamn

Skaraslättens Transport är Sveriges största containertransportör på...

Läs mer


Mest lästa







Onninen






gardenor

HRC

industrinät
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm
Kontakt
info(at)infrasverige.se
Annonsering
annons(at)infrasverige.se