به اعتقاد متخصصان حسگرهایی که توانایی تشخیص نشت گاز هیدروژن کاملاً بیبو و نامرئی و انتقال هشدار مربوط به این نشت را به صورت بیسیم داشته باشند، میتوانند به حفظ ایمنی خودروهای آینده و مراکز سوختگیری آنها کمک نمایند.
حسگرهای هیدروژن بدون نیاز به باتری
به اعتقاد متخصصان حسگرهایی که توانایی تشخیص نشت گاز هیدروژن کاملاً بیبو و نامرئی و انتقال هشدار مربوط به این نشت را به صورت بیسیم داشته باشند، میتوانند به حفظ ایمنی خودروهای آینده و مراکز سوختگیری آنها کمک نمایند.
محققان میافزایند انرژی مورد نیاز این حسگرها با جذب انرژی ارتعاشات کوچک تامین میشود، یعنی این حسگرها میتوانند به صورت مداوم و بدون نیاز به باتری و نگهداری، روی خودروها، یخچالها، پمپها، موتورها، یا هر وسیله مرتعش دیگری کار کنند.
واکنش شیمیایی انجام شده در خودروهایی که از هیدروژن استفاده میکنند، بسیار ساده است. فقط کافی است هیدروژن و اکسیژن را با هم ترکیب نموده و انرژی و آب به دست آوریم. در این حالت هیچ گونه مواد سمی یا گازهای گلخانهای که از سوزاندن بنزین حاصل میشود، به وجود نمیآید. پاک بودن سوخت هیدروژنی یکی از دلایل اصلی حمایت دولتها و صنایع از خودورهای هیدروژنی تا حد چند میلیارد دلار میباشد.
مشکل این است که هیدروژن بیبو، نامرئی، و منفجره است. محققان دانشگاه فلوریدا در Gainesville، حسگرهایی توسعه دادهاند که با کار کردن به تعداد زیاد در کنار هم، میتوانند بر این مشکل غلبه نمایند.
این حسگرها اندازه ۱۰ سانتیمتری دارند و از میلههای اکسید روی پوشیده شده با کاتالیزور پلاتین ساخته شدهاند. جریان بسیار کوچکی از این میلهها عبور داده میشود و در صورت وجود هیدروژن در اطراف این میلهها، رسانایی آنها افزایش پیدا کرده، در نتیجه وجود هیدروژن تشخیص داده میشود. این محققان همچنین انتقال دهندههایی ساختهاند که به صورت بیسیم میتوانند علائم ناشی از وجود هیدروژن را به صورت سیگنالهایی منتقل نمایند. برای تامین انرژی این حسگرها، هم از پیلهای خورشیدی معمولی استفاده شده است و هم از جاذبهای انرژی پیزوالکتریکی که میتوانند ارتعاشات محیطی را جذب نموده و به الکتریسیته تبدیل نمایند، بهره برده شده است.
Jenshan Lin یکی دیگر از این محققان، میگوید: “برای تشخیص نشت، نیاز به تعداد زیادی از این حسگرها میباشد و این حسگر میتوانند به صورت کاملاً مستقل عمل کرده و نیازی به تعویض سریع باطری آنها نمیباشد “.
تستهای آزمایشگاهی نشان میدهد این حسگرها میتوانند هیدروژن را تا غلظت ۱۰PPM تشخیص داده (کمتر از حد انفجاری هیدروژن) و سیگنال مربوطه نیز تا حدود ۲۰ متر قابل تشخیص میباشد. هدف بعدی محققان، کوچک کردن بیشتر این حسگر میباشد.
George Chu مدیر این پروژه در شرکت Multiplex واقع در South Plainsfield میگوید: “این یک فناوری بسیار جالب است. شما نیاز ندارید تا انرژی این سیستم را تامین نمایید. تمام این سیستم بر روی یک تراشه سیلیکونی جای میگیرد و میتوان آن را در هر مکانی که مورد نیاز باشد قرار داد”.
توسعه این سیستم توسط محققان در دو سال اخیر بخشی از پروژه ملی هوا-فضا میباشد که هدف آن افزایش ایمنی سیستمهای مبتنی بر هیدروژن، از جمله سفینههای فضایی حاوی هیدروژن مایع میباشد.
Pearton میگوید: آنها یافتههای خود را در کنفرانس انجمن مهندسی مکانیک آمریکا که در ماه نوامبر در شیکاگو برگزار خواهد شد، ارائه خواهند نمود. در این کنفرانس راجع به سیستم تامین انرژی این حسگرها جزئیات بیشتری ارائه خواهد گردید.
Gary Hunter مهندس الکترونیک مرکز تحقیقاتی Glenn ناسا میگوید: ” مطمئناً این حسگرها به زودی وارد بازار نخواهند شد، اما این کار نشان میدهد، چگونه از ترکیب فناوری نانو با الکترونیک دیجیتال میتوان سیستمهای هوشمند ساخت.
