Om dit te ondervangen heeft het onderzoeksteam een ​​sensor ontwikkeld die aan alle prestatie-indicatoren voldeed door een combinatie van onafhankelijk micro-/nanostructuurontwerp en verwerkingstechnologie op basis van pure palladiummaterialen.

Bovendien werden, met het oog op de toekomstige massaproductie, pure metalen materialen met minder materiaalbeperkingen gebruikt in plaats van synthetische materialen, en werd een waterstofsensor van de volgende generatie ontwikkeld die in massa geproduceerd kon worden op basis van een batchproces van halfgeleiders.

Het ontwikkelde apparaat is een differentieel coplanair apparaat waarin de verwarmer en de sensormaterialen naast elkaar in hetzelfde vlak zijn geïntegreerd om de ongelijke temperatuurverdeling van bestaande gassensoren te overwinnen, waarbij de verwarmer, de isolatielaag en de sensormaterialen verticaal zijn gestapeld.

Het palladium nanomateriaal, een sensormateriaal, heeft een volledig zwevende structuur en wordt van onderaf blootgesteld aan lucht, waardoor het reactiegebied met een gas wordt gemaximaliseerd om een ​​hoge reactiesnelheid te garanderen. Bovendien werkt het palladium-sensormateriaal in het hele gebied op een uniforme temperatuur. Het onderzoeksteam kon een hoge werkingssnelheid, een brede detectieconcentratie en ongevoeligheid voor temperatuur/vochtigheid garanderen door de temperatuurgevoelige detectieprestaties nauwkeurig te controleren.

Het team verpakte het gefabriceerde apparaat met een Bluetooth-module om een ​​geïntegreerd systeem te creëren dat draadloos waterstoflekken binnen één seconde detecteert. In tegenstelling tot bestaande hoogwaardige optische waterstofsensoren is deze zeer draagbaar en kan worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen waarbij waterstofenergie wordt gebruikt.

Dr. Min-Seung Jo, die het onderzoek leidde, zei:“De resultaten van dit onderzoek zijn van grote waarde omdat ze niet alleen op hoge snelheden werken door de prestatielimieten van bestaande waterstofsensoren te overschrijden, maar ook de benodigde betrouwbaarheid en stabiliteit garanderen. voor daadwerkelijk gebruik en kan op verschillende plaatsen worden gebruikt, zoals auto's, waterstoflaadstations en woningen."

Hij onthulde ook zijn toekomstplannen en zei:"Door de commercialisering van deze waterstofsensortechnologie wil ik graag bijdragen aan het bevorderen van het veilige en milieuvriendelijke gebruik van waterstofenergie."

Het onderzoeksteam werkt momenteel samen met Hyundai Motor Company om het apparaat op waferschaal te vervaardigen en het vervolgens op een voertuigmodule te monteren om de detectie- en duurzaamheidsprestaties verder te verifiëren.

Meer informatie: Min-Seung Jo et al., Ultrasnelle (∼0,6 s), robuuste en zeer lineaire waterstofdetectie tot 10% met behulp van volledig opgehangen pure Pd-nanodraad, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06806

Aangeboden door het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)