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科普知識
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IC傳感器

荷蘭研發可在室溫下使用的氫氣傳感器

發布日期:2022-05-11 點擊率:83

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氫氣是取代石化燃料的潛力替代能源之一,然而具備高度易燃性,因此如果要發展氫能源經濟,能偵測氫氣的傳感器不可或缺。然而到目前為止,氫氣傳感器的最大挑戰在于需要較高的溫度才能起作用,而且敏感度較低、反應時間也較緩慢。

而來自荷蘭的臺夫特理工大學(Delft University of TechnologyTU Delft)研究人員宣稱,他們已經克服上述挑戰,開發了一種以三氧化鎢(ungsten trioxideWO3)薄層制作的新型傳感器,結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,而且當氫氣濃度超過100pppm時,反應時間不到1秒。

據了解,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。利用這種方法,研究人員制作出厚度僅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最上方;鉑金具備一種眾所周知的特性,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變為金屬。

研究人員的實驗將三氧化鎢薄膜暴露于不同的環境條件中,包括正常空氣,混合了氫氣的環境,還有真空;而實驗結果可以看出,其電阻與樣本顏色(光學影像顯示)會在暴露于氫氣時改變,但在正常空氣中又會恢復初始狀態。

TU Delft開發的新型氫氣傳感器與其他同類傳感器最大的不同,就在于能在室溫下使用。因為該種薄膜能與目前的半導體技術兼容,新型氫氣傳感器具備大量生產的潛力,研究團隊正準備為此技術申請專利。

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