氫氣是取代石化燃料的潛力替代能源，然而具備高度易燃性,，因此如果要發(fā)展氫能源經(jīng)濟,，能偵測氫氣的傳感器*。然而到目前為止,，氫氣傳感器的大挑戰(zhàn)在于需要較高的溫度才能起作用,，而且敏感度較低、反應(yīng)時間也較緩慢,。
而來自荷蘭的臺夫特理工大學(xué)(Delft University of Technology,，TU Delft)研究人員宣稱，他們已經(jīng)克服上述挑戰(zhàn),，開發(fā)了一種以三氧化鎢(ungsten trioxide,，WO3)薄層制作的新型傳感器，結(jié)合了高電阻以及利用鉑金(platinum)催化劑感測氫氣的能力,，可以在接近室溫下感測到1pppm的氫氣濃度,，而且當(dāng)氫氣濃度超過100pppm時，反應(yīng)時間不到1秒,。
三氧化鎢的特性是晶格結(jié)構(gòu)中包含許多開放空間,，因此這種材料很容易摻雜(doped)，可藉此導(dǎo)入其他原子來改變其電氣特性,。TU Delft的技術(shù)論文主要作者Giordano Mattoni表示,，三氧化鎢本身是一種絕緣體，“但在摻雜之后,，能藉由添加電荷改變材料的顏色,，并且將之逐漸轉(zhuǎn)變成金屬；我們嘗試將氫氣摻雜到三氧化鎢薄膜,，看看它是否能成為傳感器,。”
結(jié)果證明是可以的,；研究人員首先是利用名為脈沖雷射沉積(pulsed laser deposition)的方法制作三氧化鎢薄層，如此能在一片基板上一層層單獨沉積該種材料層,；Mattoni指出：“利用這種方法,，我們制作出厚度僅9奈米的三氧化鎢薄層。”
然后研究人員將鉑金液滴(droplet)放置在三氧化鎢薄層的上方,；鉑金具備一種*的特性,，能扮演將氫分子分離為單個氫原子的催化劑，而研究人員觀察到,，那些原子能進入三氧化鎢的晶格,，并將之緩慢由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘佟attoni指出：“這意味著透過量測材料的電阻,，我們能判定環(huán)境中的氫氣濃度,。”
研究人員的實驗將三氧化鎢薄膜暴露于不同的環(huán)境條件中，包括正?？諝?，混合了氫氣的環(huán)境，還有真空,；而實驗結(jié)果可以看出,，其電阻與樣本顏色(光學(xué)影像顯示)會在暴露于氫氣時改變，但在正?？諝庵杏謺謴?fù)初始狀態(tài),。
TU Delft開發(fā)的新型氫氣傳感器與其他同類傳感器大的不同，就在于能在室溫下使用,。“其敏感度比其他市面上的產(chǎn)品更高,，在幾分鐘之內(nèi)就能重復(fù)使用；”Mattoni還表示：“此外透過提高或降低傳感器溫度,，也能根據(jù)不同應(yīng)用來調(diào)整其敏感度,。”因為該種薄膜能與目前的半導(dǎo)體技術(shù)兼容，新型氫氣傳感器具備大量生產(chǎn)的潛力,，研究團隊正準(zhǔn)備為此技術(shù)申請,。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
11
立即詢價
您提交后,，專屬客服將第一時間為您服務(wù)