ТОМСК, 10 янв –
РИА Томск. Разработчики Томского политехнического университета (ТПУ) и Университета химии и технологии Праги создали новые, более дешевые сенсоры на основе оптического
волокна для поиска молекул водорода в воздухе; разработка поможет предотвратить утечки и возможные взрывы водорода на промышленных
объектах, сообщает в пятницу пресс-служба вуза.
В релизе поясняется, что водород
является перспективным альтернативным источником энергии. Однако его применение
в качестве энергоносителя затруднено, в том числе и тем, что в смеси с
кислородом или воздухом он взрывоопасен. Такое смешение с воздухом возможно, например,
в случае утечки водорода из резервуара, где он хранится. Детекторы ТПУ на основе оптоволокна призваны
на ранних стадиях фиксировать такие утечки. Основные преимущества разработанного сенсора – простота, чувствительность, возможность быстрой дистанционной диагностики.
"Оптическое
волокно – это простой и коммерчески доступный материал. При этом можно
максимально удалить сенсор от места детектирования, так как оптоволокно легко
позволяет передавать информацию на большие расстояния. Сенсор может размещаться
в двигателе машины, работающей на водороде, или в месте заправки, а в кабине
может быть индикатор утечки", – цитирует пресс-служба доцента ТПУ Павла
Постникова.
© с сайта ГК "Роскосмос"
Для создания водородного
детектора ученые, удалив фрагмент оболочки оптоволокна, нанесли на это место
тончайший слой золота методом магнетронного напыления. На поверхности этой "золотой
зоны" при обнаружении в воздухе молекул водорода возникает эффект
поверхностного плазмонного резонанса. Он является источником аналитического
сигнала, который и передает оптоволокно.
"Чувствительность
сенсора такой конструкции сопоставима со стационарным хроматографом, который в
десятки раз дороже и требует квалифицированного персонала… Когда в воздухе
появляется водород, наш сенсор может засечь его при концентрации ниже 2%, притом что нижний порог взрываемости смеси водорода и кислорода – порядка 4%", – поясняет Постников.
Помимо высокой чувствительности, сенсоры, разработанные в ТПУ, способны работать в агрессивных для других сенсоров средах, в частности в присутствии в воздухе газов-окислителей – например, углекислого газа или различных оксидов. Для большинства сенсоров эти газы являются фактором, сбивающим настройки. "Водородный сенсор", разработанный политехниками, в этих условиях работает без затруднений.
Результаты исследования опубликованы в
журнале ACS Sensors, отмечается в сообщении пресс-службы вуза.