Ученые Томского государственного университета (ТГУ) разработали малогабаритные и недорогие сенсоры, способные обнаруживать как низкие, так и высокие довзрывоопасные концентрации водорода.
Быстродействующие, высокочувствительные и селективные газоанализаторы способны обнаружить концентрации водорода двух уровней: низкие и высокие довзрывоопасные.
Новое устройство стабильно детектирует водород как при низких (0-2000 ppm), так и при высоких довзрывоопасных (0,1–2,5 об%) концентрациях.«Водород широко используется в промышленности, при этом водород плюс кислород — это “гремучая смесь”. Четыре объемных процента водорода в воздухе приводят к взрыву. Вопрос о контроле утечек водорода стоит всегда, но особенно остро сейчас, во время перехода к зеленой водородной энергетике.
Датчики водорода, конечно, есть, но вот в чем вопрос: в каком диапазоне работают эти датчики, сколько они стоят и насколько они надежны», — рассказала научный руководитель проекта, сотрудник лаборатории оптических материалов и покрытий Сибирского физико-технического института (СФТИ) ТГУ Надежда Максимова.
Эти датчики могут контролировать утечки водорода в защитной оболочке атомного реактора АЭС, в помещениях с аккумуляторными батареями в локомотивах поездов, при транспортной перевозке баллонов, в химической промышленности и других сферах.
Руководитель проекта добавила, что новые сенсоры обладают сразу несколькими преимуществами. Во-первых, они дешевле, чем у конкурентов: себестоимость этих устройств — 300 рублей, в то время как цена других (например, электрохимических) начинается от 5 тысяч рублей. Во-вторых, их проще производить. В-третьих, из-за небольшого размера сенсоры потребляют меньше энергии.
Газоанализаторы на основе новых сенсоров лаборатория оптических материалов и покрытий СФТИ ТГУ производит совместно с Инженерно-производственным центром в Томске. Ученые используют микроэлектронные технологии: на одной подложке диаметром 30 мм в одном технологическом цикле разработчики получают до 500 сенсоров размером 0,7х0,7 кв. мм с идентичными параметрами.
Уже созданы портативные приборы, на каждом из которых установлено по восемь сенсоров. Часть из них считывает низкие концентрации водорода, часть — высокие.
Научные статьи по исследованию опубликованы в журналах Sensors & Actuators, B: Chemical и Coatings.