Kosteudenkestävä vetyanturi

Aina kun vetyä on läsnä, tarvitaan turva-antureita vuotojen havaitsemiseksi ja syttyvän happivetykaasun muodostumisen estämiseksi, kun vetyä sekoitetaan ilman kanssa. Haasteena on, että nykyiset anturit eivät toimi optimaalisesti kosteissa ympäristöissä – koska siellä, missä on vetyä, on usein myös kosteutta.

Nyt ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat esittelevät uuden anturin, joka sopii hyvin kosteisiin ympäristöihin – ja toimii itse asiassa paremmin, mitä kosteammaksi ympäristö muuttuu.

Vetyä tuottavat ja varastoivat laitokset ovat jatkuvasti kosketuksissa ympäröivän ilman kanssa, jossa kosteus vaihtelee suuresti ajan kuluessa lämpötilan ja sääolosuhteiden mukaan. Siksi tarvitaan myös luotettavia kosteutta sietäviä antureita sen varmistamiseksi, että haihtuva vetykaasu ei vuoda ja muodosta syttyvää vetykaasua.

Chalmersin uusi kosteutta sietävä vetyanturi sisältää pieniä platinametallihiukkasia. Hiukkaset toimivat samanaikaisesti sekä katalyytteinä että antureina. Tämä tarkoittaa, että platina kiihdyttää vedyn ja ilman hapen välistä kemiallista reaktiota, mikä johtaa lämmönkehitykseen ja saa kosteuden, joka muodostuu anturin pinnalla olevaksi vesikalvoksi, "kiehumaan pois".

Ilman vedyn määrä määrää, kuinka paljon vesikalvosta kiehuu pois, ja ilman kosteuspitoisuus säätelee kalvon paksuutta. Siksi on mahdollista mitata vedyn pitoisuus mittaamalla vesikalvon paksuus. Ja koska vesikalvon paksuus kasvaa ilman kosteuden kasvaessa, anturin tehokkuus kasvaa samaan tahtiin.

Tämän prosessin tulosta voidaan havaita plasmoneiksi kutsutun optisen ilmiön avulla, jossa platinananopartikkelit vangitsevat valoa ja antavat niille selkeän värin. Kun vetykaasun pitoisuus ympäristössä muuttuu, nanopartikkelit vaihtavat väriä, ja kriittisillä tasoilla anturi laukaisee hälytyksen.

Tutkijoiden mittausten mukaan anturi havaitsee vetyä jopa miljoonasosapitoisuudella: 30 ppm – eli kolme tuhannesosaa prosentista, mikä tekee siitä yhden maailman herkimmistä vetykaasuantureista kosteissa ympäristöissä.

Aiheesta aiemmin:

Ultranopea vetyvuodon anturi