Het sensorenteam van DOE's National Energy Technology Laboratory werkt aan sensortechnologieën om ingebedde gasdetectie bij hoge temperatuur mogelijk te maken. Het doel van het team is om nieuwe materialen te ontwikkelen met grote optische responsen en stabiliteit bij hoge temperaturen voor integratie met optische sensorplatforms.

Ruwe omgevingsomstandigheden bij hoge temperaturen zijn relevant voor een breed scala aan geavanceerde fossiele energietoepassingen, inclusief vaste oxide brandstofcellen, gasturbines, en geavanceerde verbrandingssystemen. Realtime monitoring van kritieke procesparameters kan een aanzienlijke impact hebben op bestaande energiecentrales door de efficiëntie te verhogen en de emissies te verminderen. Het zou ook de succesvolle invoering van op fossiele brandstoffen gebaseerde energieopwekkingstechnologieën van de volgende generatie aanmoedigen. Voor omgevingen met hoge temperaturen, optische sensortechnologieën bieden voordelen ten opzichte van alternatieve chemisch resistente gassensoren, die worden beperkt door de noodzaak van elektrische bedrading naar de ingebedde locatie en onstabiele elektrische contacten en verbindingen.

Door een combinatie van theoretische simulaties en experimenten, het team heeft aangetoond dat transparante geleidende oxiden zoals met Al-gedoteerde ZnO veelbelovend zijn voor optische gasdetectie bij hoge temperaturen in het nabij-infrarode (IR) golflengtebereik. Voor deze unieke materiaalklasse elektrische geleidbaarheid kan direct worden gekoppeld aan de bijna-IR optische absorptiefuncties, waardoor directe optische transductie van de meer algemeen onderzochte chemisch resistente detectiereacties mogelijk is. In het geval van op nanodeeltjes gebaseerde films, een vrije elektronenresonantie geeft aanleiding tot een scherp absorptiekenmerk in de bijna-IR. Daten, onderzoekers hebben met deze benadering nuttige detectiereacties aangetoond bij temperaturen van bijna 700 ° C. Het team is van mening dat hogere temperaturen in de toekomst haalbaar zijn door de identificatie van transparant geleidend oxidegedrag in gedoteerde varianten van stabiele oxidesystemen bij hogere temperaturen. Een recent artikel gepubliceerd in Thin Solid Films, 539 (2013) 327-336, bespreekt een demonstratie van het concept voor het met Al-gedoteerde ZnO-systeem.

Op 26 juni werd ook een niet-voorlopige octrooiaanvraag op het concept ingediend. 2013 (VS 13, 927, 223).