Vätgas är intressant i omställningen mot fossilfritt stål och för fossilfria transporter men samtidigt förenat med risker eftersom det kan bli explosivt i kontakt med luft. Nu har forskare vid Chalmers, Vrije Universiteit Amsterdam och Eindhoven tekniska universitet tagit fram en optisk sensor som kan känna av rekordlåga halter av gasen.
Säkerhetsriskerna med att lagra eller använda väte är välkända. Det krävs bara fyra procent väte i luften för det ska bildas knallgas som kan antändas av en gnista.
Tillsammans med nederländska kollegor har nu forskare vid institutionen för fysik på Chalmers tagit fram en optisk vätgassensor som känner av rekordlåga halter av vätgas. Den sällar sig därmed till de känsligaste sensorerna i världen. De nya forskningsresultaten presenteras i en artikel i Nature Communications.
– Säkerhet är av yttersta vikt vid all användning och lagring av vätgas. Om mycket små läckor upptäcks tidigt kan de åtgärdas så att du förhoppningsvis inte behöver ta anläggningen eller fordonet ur drift, säger Chalmersprofessorn Christoph Langhammer i ett pressmeddelande.
Den nya sensorn bygger på ett optiskt fenomen, plasmoner, som uppstår när nanopartiklar av metall fångar upp ljus och ger partiklarna en distinkt färg. Är nanopartiklarna gjorda av palladium eller en palladiumlegering så ändras deras färg när mängden vätgas i deras omgivning förändras och sensorn kan slå larm om nivåerna blir kritiska.
För att hitta den ultimata placeringen av partiklarna i sensorn använde sig forskarna av en artificiell intelligens-algoritm kallad partikelsvärmsoptimering. Syftet var att partiklarnas placering skulle leda till högsta möjliga känslighet för exponering av väte. Att placera partiklarna i ett mycket exakt definierat regelbundet mönster visade sig vara svaret.
Utifrån AI-beräkningarna tillverkades den optiska vätgassensorn, vilken är den första i sitt slag att optiskt detektera väte i ”parts per billion”-intervallet (250 ppb – alltså 2,5 hundratusendelar av en procent).