TUESDAY, JUNE 25 2019

LATEST NEWS

- News from the industry

Världens snabbaste vätgassensor bäddar för ren energi

Vätgas är en ren och förnybar energibärare som kan driva bilar som bara släpper ut vatten.
Problemet är att vätgasen är mycket brandfarlig när den blandas med luft. Därför krävs supereffektiva detektorer. Nu presenterar Chalmersforskare den första vätgassensorn i världen som uppnår de högt ställda framtida kraven för att få användas i vätgasbilar.

De banbrytande resultaten publicerades nyligen i den ansedda vetenskapliga tidskriften Nature Materials. Den efterlängtade upptäckten är en optisk nanosensor som är inkapslad i ett plastmaterial. Sensorn bygger på ett optiskt fenomen – plasmoner - som uppstår när nanopartiklar av metall blir belysta och fångar upp ljus av en viss våglängd. Sensorn ändrar helt enkelt färg när mängden vätgas i omgivningen förändras.

Plasten runt den lilla sensorn är inte bara ett skydd, utan en nyckelkomponent. Den ökar sensorns hastighet och underlättar för vätgasmolekyler att passera in i metallpartiklarna där den detekteras. Samtidigt fungerar plasten som en effektiv barriär mot omgivningen eftersom inga andra molekyler släpps igenom. Sensorn kan därför arbeta både supereffektivt och ostört. Den gör att den klarar fordonsindustrins högt ställda framtida krav för tillämpning i vätgasbilar: att kunna detektera 0,1 procent väte i luft på mindre än en sekund.

– Vi har inte bara tagit fram världens snabbaste vätgassensor, utan också en sensor som är stabil över tid och inte avaktiveras. Till skillnad från dagens vätgassensorer behöver den här inte kalibreras om lika ofta, eftersom den skyddas av plasten, säger Ferry Nugroho, forskare på institutionen på fysik på Chalmers.

Det var under sin tid som doktorand som Ferry Nugroho och hans handledare Christoph Langhammer insåg att de var något stort på spåren. De läste en vetenskaplig artikel om att ingen hade lyckats nå de framtida hastighetskrav som ställs på vätgassensorer för bilar. När de testade sin egen sensor insåg de att de bara var en sekund från målet - utan att ens ha försökt optimera den. Plasten gjorde jobbet bättre än de kunde ana. Ursprungligen var den främst tänkt som en barriär, men det visade sig att den även gör sensorn snabbare. Upptäckten ledde till en febril tid av både experimentellt och teoretiskt arbete på institutionen.

– I det läget fanns det inget stopp. Vi ville hitta den ultimata kombinationen av nanopartiklar och plast, förstå hur den fungerar och vad som gör den så snabb. Det hårda arbetet gav resultat. På bara några månader nådde vi rekordtiden samt den grundläggande teoretiska förståelsen för vad som orsakar den, säger Ferry Nugroho.

Att detektera vätgas är utmanande på många sätt. Gasen är osynlig, luktfri, flyktig och extremt brandfarlig. Det krävs bara fyra procent väte i luften för det ska bildas knallgas som kan antändas vid minsta gnista. För att framtidens vätgasbilar och infrastrukturen kring dessa ska bli tillräckligt säker, måste man kunna detektera ytterst små mängder vätgas i luften. Sensorerna måste därför vara snabba så att läckor ska kunna åtgärdas innan det uppstår en brand.

– Det känns fantastiskt att kunna presentera en sensor som förhoppningsvis ska vara en del i vätgasbilens stora genombrott. Intresset som vi ser i bränslecellsbranschen är motiverande, säger Christoph Langhammer, biträdande professor på institutionen för fysik på Chalmers.

Även om siktet främst är inställt på att använda vätgas som energibärare, finns det också andra möjligheter som öppnas. Högeffektiva vätgassensorer efterfrågas inom elnätsbranschen och kemi- och kärnkraftsindustrin, men kan också bidra till att förbättra medicinsk diagnostik.

– Mängden vätgas i vår utandningsluft kan ge svar om till exempel inflammationer och födoämnesintoleranser. Vi hoppas att våra resultat ska kunna användas på bred front. Det här är så mycket mer än en vetenskaplig publikation, säger Christoph Langhammer.

På sikt är förhoppningen att sensorn ska kunna serietillverkas på ett effektivt sätt, till exempel med hjälp av 3D-printerteknik.

Fakta: Världens snabbaste vätgassensor

• Den chalmersutvecklade sensorn bygger på ett optiskt fenomen – plasmoner – som uppstår när nanopartiklar av metall blir belysta och fångar upp ljus av en viss våglängd.

• Den optiska nanosensorn innehåller miljontals metallnanopartiklar av en palladium-guldlegering som ser till att vätgasen effektivt sugs upp som i en disktrasa. Denna effekt gör att sensorn ändrar färg när mängden vätgas i omgivningen förändras.

• Plasten runt sensorn är inte bara ett skydd, utan ökar också sensorns hastighet genom att underlätta för vätgasmolekyler att tränga in i metallpartiklarna där de detekteras. Samtidigt fungerar plasten som en effektiv barriär mot omgivningen eftersom inga andra molekyler, som annars skulle avaktivera sensorn, släpps igenom

• Sensorns effektivitet gör att den klarar fordonsindustrins högt ställda framtida krav för tillämpning i vätgasbilar: att kunna detektera 0,1 procent väte på mindre än en sekund.

• Forskningen har finansierats av Stiftelsen för Strategisk Forskning inom ramen för projektet Plastic Plasmonics.

Om den vetenskapliga artikeln:

Artikeln ”Metal – Polymer Hybrid Nanomaterials for Plasmonic Ultrafast Detection” har publicerats i Nature Materials och är skriven av chalmersforskarna Ferry Nugroho, Iwan Darmadi, Lucy Cusinato, Anders Hellman, Vladimir P. Zhdanov och Christoph Langhammer. Resultaten har tagits fram i samarbete med Delfts tekniska universitet i Nederländerna, Danmarks tekniska universitet och Universitetet i Warszawa, Polen.

För mer information:

Christoph Langhammer, biträdande professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 33 31, clangham@chalmers.se

Ferry Nugroho, forskare, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 54 21, ferryn@chalmers.se

LATEST NEWS

- News from the industry
6/18/2019
Porsche 718 Spyder och 718 Cayman GT4 med sexcylindriga boxermotorerBelysningsexperten Strands: här är årets mest innovativa nyheterJoakim förstärker Merlos servicemarknad.Modernisering och ökat behov av effektivisering största anledningarna till byte av affärssystemBiltema lanserar miljövänligare bärkassarMetod identifierar osynliga skarvar inför lasersvetsningNorton lanserar en rak pneumatisk slipmaskin med mycket kraft i en liten kostymNya Renault ZOE - tar 100 % eldrift till en ny nivåRetursystem Byggpall har stärkts i byggbranschens reviderade riktlinjerUlf Zenk lämnar Lantmännen
6/17/2019
​Säkrare lastning av intermodala enheterNomo förvärvar JokiLaakeriABB-teknik bidrar till Sveriges största solcellsparkSnowflake finns nu tillgängligt på Microsoft Azure GovernmentNy undersökning visar på brister i inventeringen av fastigheters brand- och säkerhetsbehov​Innovation i fokus på Start Up Area Varför behövs miljöhjältar? Vi har 22,5 miljoner anledningar...Preems satsning ger ännu mer grön dieselVäxjö Energi samarbetar med ledande laddoperatörFacit och fusk i SSG Entre undantag inom industrin STIHL MS 500i W tog silver i SkogsElmias Innovation Award 2019 Subaru utvecklar elbilSveriges Byggindustrier välkomnar utredning om kommunala särkravUnderhållsstopp och investeringar hos Smurfit Kappa Piteå”Klimatförändringarna påverkar affärerna” Wibax på BIOBASE konferensSvea Vind Offshore nytt partnerföretag i Power CircleVVS-metoder klar med ny försäljningsanläggning åt PorscheVågleverantören Flintab AB och norska Reknes AS inleder marknadssamarbete ALPINE A110S - Ny sportigare versionTvå elever vid Strömbackaskolan belönade med Bygmastipendiet
6/14/2019
Säkerheten inom laserprocessen är en viktig och global frågaZIWA Mekanisk Tillverkning AB har investerat i en bäddfräsmaskinABB stöttar Sydkoreas grönare framtidSchneider Electric lanserar PowerTag ControlPeab Asfalt vinner 85-miljoners kontraktGodstrafik som bidrar till ökad biologisk mångfaldSmarta logistiklösningen i ArenastadenHolms sopar 144.000 varv runt VätternGrattis Sjöbo till Sveriges största solcellspark!Logger med GPSTvå elever vid Sundsvalls gymnasium belönade med BygmastipendietFord reflekterar över 20 års hållbarhetsarbete i sin årliga rapportEn konferens som gav mersmakÅrets billigaste elveckaSmidig rundstrålande i fler utförandenHelt ny Boeing 777 Freighter utökar DHL:s interkontinentala flottaVolkswagen-koncernen planerar 36 000 laddpunkter för elbilar i EuropaPrototyper i världsklass med skarpt know-howPremiär för SAS nya långdistansplan
6/13/2019
Volvo Cars och Uber presenterar produktionsbil som är redo för självkörandeBrist på byggställningar bakom rekordförsäljningCEJNs snabbkopplingar med NFC-identifiering för motorprovningMora CNC har investerat i sin 5:e Biglia svarvSkanska säljer kontorsprojektet Juvelen i Uppsala till Vasakronan för drygt 560 miljoner kronor Söderberg & Haak växer med generalagentur för BomagAliaxis avyttrar sin keramiska verksamhet till kyocera fineceramicsNy Augmented Reality funktion i Solid Edge ger bättre visualisering av design och underlättar samarbeten.Rejlers flyttar in i Midrocs fastighet The Edge, MalmöMaskinia visar upp hela sitt breda sortimentVeras första uppdragKlart för byggstart av batterifabriken
Advertisements