Дышит воздухом, считает молекулы: ученые обуздали взрывоопасный газ
Водород — это чистое топливо, которое может заменить нефть, газ и уголь в транспорте, химической промышленности и других сферах. Но у него есть серьезный минус: он взрывоопасен.
Чтобы избежать аварий, нужны датчики, которые быстро и точно обнаружат утечку в любых условиях.
Ученые из Университета KAUST создали датчик, который превосходит коммерческие аналоги. Он чувствительный, дешевый и надежный.
Результаты опубликованы в издании Nature Electronics.
У обычных датчиков три проблемы, — объясняет Суман Мандал, один из разработчиков. — Они медленно реагируют, не улавливают малые концентрации водорода и требуют нагрева.
Новый датчик работает на полимере DPP-DTT, нанесенном на платиновые электроды. Когда водород попадает на сенсор, сила тока падает в 10 000 раз — это и есть сигнал об утечке. Чем больше водорода, тем сильнее падение.
Почему это важно
- Реакция за секунду.
- Работа при комнатной температуре.
- Потребляет минимум энергии.
- Улавливает даже 192 частицы водорода на миллиард.
Устройство протестировали в реальных условиях: утечка из трубы, лопнувший шарик с водородом, даже дрон, пролетающий через зону с газом. Во всех случаях датчик срабатывал лучше коммерческих аналогов.
Принцип работы
Кислород из воздуха проникает в полимер и забирает электроны — ток растет. Если появляется водород, он расщепляется на атомы, соединяется с кислородом и превращается в воду. Кислорода становится меньше — ток падает. Это и есть сигнал.
Такого механизма раньше не было, — говорит Мандал.
Датчик можно производить дешево — методом трафаретной печати. Ученые уже подали патент и ищут компанию для внедрения технологии.
Такие разработки критически важны для водородной энергетики. Без надежных сенсоров массовый переход на водород невозможен — риски слишком высоки. Этот датчик решает ключевые проблемы:
- Скорость — утечку ловит мгновенно.
- Чувствительность — видит даже следовые количества.
- Энергоэффективность — почти не требует питания.
- Долговечность — работает два года без деградации.
Это не просто лабораторный прототип — технология готова к масштабированию.
Главный вопрос: как датчик поведет себя в условиях реального производства? В статье упомянуты тесты, но нет данных о работе, например, рядом с мощными электромагнитными полями или в агрессивных средах. Также неясно, как часто потребуется калибровка.
Ранее российские ученые создали датчик водорода для экстремальных условий.
