Universiteiten ontwikkelen een optische sensor om waterstoflekken onmiddellijk te detecteren

Onderzoekers van de TU/e, VU en Chalmers Universiteit hebben een optische sensor ontwikkeld die de risico’s van waterstof flink kan verlagen. Dit gas is namelijk explosief wanneer het wordt gemengd met lucht. Waterstoflekken moeten dus meteen opgemerkt kunnen worden. Dat is wat deze nieuwe sensor mogelijk maakt. “Het is een van de meest gevoelige sensoren ter wereld. De nieuwe onderzoeksresultaten worden gepresenteerd in een artikel in Nature Communications”, aldus Chalmers in een persbericht.

Methodiek

De sensor die de onderzoekers hebben ontwikkeld, is gebaseerd op plasmonen. Die ontstaan wanneer metalen nanodeeltjes licht opvangen en de deeltjes een aparte kleur geven. Als de nanodeeltjes zijn gemaakt van palladium of een palladiumlegering, verandert hun kleur wanneer de hoeveelheid waterstof in de omgeving varieert en kan de sensor een alarm activeren als de niveaus kritiek worden. De onderzoekers gebruiken een algoritme van kunstmatige intelligentie om de hoogst mogelijke gevoeligheid voor de blootstelling aan waterstof te bereiken. Het plaatsen van de deeltjes in een heel precies gedefinieerd regelmatig patroon bleek de oplossing.

Elektrolyse bij hoge temperatuur moet efficiëntie groene waterstof enorm vergroten

De Russische oorlog tegen Oekraïne en de daaruit voortvloeiende geopolitieke situatie heeft de urgentie van hernieuwbare energiebronnen nog eens benadrukt.

Veiligheid voorop

Waterstof wordt gezien als een belangrijk onderdeel van het koolstofarm maken van de zware transportsector en over de hele wereld worden treinen, vrachtwagens en vliegtuigen op waterstof ontwikkeld en ingezet. Ook in de zware industrie wordt waterstof als zeer belangrijk beschouwd, bijvoorbeeld voor de productie van fossielvrij staal. De risico’s van opslag of gebruik van waterstof zijn bekend. Er is slechts vier procent waterstof in lucht nodig voor de vorming van een explosief mengsel dat bij de minste vonk kan ontbranden.

Daarom is het belangrijk dat er ultragevoelige sensoren aanwezig zijn om lekken en alarmen op kritieke niveaus te bewaken. “Veiligheid is dus van het allergrootste belang bij alle gebruik en opslag van waterstof. Als lekken vroegtijdig worden ontdekt, kunnen ze worden verholpen, zodat je hopelijk de installatie of het voertuig helemaal niet uit bedrijf hoeft te nemen”, zegt Chalmers-professor Christoph Langhammer.