23948sdkhjf

Svensk supersnabb vätgassensor öppnar upp för säkrare vätgasbilar

| Av Olle Holm | Tipsa redaktionen

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. 

Bildtext: Snabba och noggranna sensorer är avgörande i ett hållbart samhälle där vätgas är en energibärare. (Yen Strandqvist/Chalmers)

 

 

Håll dig uppdaterad med Motor-Magasinet
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu
Plus

Tema Bildemontering: Karstorp ger skrotbilen nytt liv

Hydroscand lanserar e-handel i Sverige

Ledare #34: Självkörande bilar är fortfarande långt borta

M Sverige vill se utökade krocktester

Riksförbundet M Sverige anser att det behövs utökade krocktester. Detta efter det uppmärksammade test av bilbarnstolar som Råd och Rön publicerade den 22 oktober, där en testdocka flög ur ett babyskydd.

BMW mest stölddrabbade märket

Plus

Schwenker är branschens doldisar

Tyska Schwenker förser mängder av svenska verkstäder med reservdelar. Men de skyltar inte i onödan med sin närvaro.

Nyhetsbrev

Sjölin & Hagström ratar kedjorna

De trivs med att inte vara anslutna till någon kedja. Sjölin & Hagström Motor löser problemen ändå och beställer sina reservdelar från Tyskland.

Arkiv

Renault presenterar lätta transportbilar som drivs med vätgas

Fler vill ha elbil - få har råd

Plus

Tema Bildemontering: Så får elbilsbatterier nytt liv

Återvinning av elbilsbatterier är bara i sin linda. Men ny teknik gör det till en framtidsmarknad.

Plus

Tema Bildemontering: Bilskrotning – mygel eller enligt reglerna?

En granskning av den svenska bilskrotningen har lett till flera mediala utspel från branschfolk och politiker. Men vad är det egentligen som står på?

Plus

Tema Bildemontering: För dyrt att återvinna plasten

OKQ8 startar ambulerande bilvård

Volvo AB öppnar nytt affärsområde för autonoma transporter 

Ångkrackning kan återvinna plastskräp

Nytt bilhus på gång i Uppsala

Suzuki-handlaren S:t Olof Bil flyttar sin verksamhet till helt nya lokaler. Sammanlagt handlar det om 2 000 kvadratmeter i två plan.

Oroligheter stängde bilfabrik i Barcelona

Vikarierande reporter sökes till Motormagasinet

1

Nya regler gäller inför vinterdäckssäsongen

Hyundai storsatsar på autonoma fordon

Gymnasium i Ängelholm startar nytt fordonsprogram

CAB day heldag för skadeverkstäder

Onsdagen den 16 oktober anordnade CAB Group en heldag för skadeverkstäder. Eventet ägde rum i Drivelab centers lokaler i Arlandastad och innehöll ett matigt program med information och mingel.

Plus

Nissan lär robotar forma karossplåt

Ny teknik kan forma karossdetaljer utan hydraulpressar. Därmed kan man tillverka karossplåt åt nedlagda bilmodeller.

Volvo Cars antar övergripande klimatplan

1

Ledare #33: Vart tog biobränslena vägen?

BASF erbjuder ny metod för plaståtervinning

Ingenjörsjobb på spel när fordonsbranschen förändras

Nya riktlinjer påverkar trafiken i urbana miljöer

Fler verkstäder ansluter sig till Däckpartner

Nytt samarbete för tester av bilbatterier

Vitt nu mer populärt än svart

ABS Wheels blir Gasellföretag för tredje året i rad

CarNext.com öppnar sin första butik i Sverige

Hedin Bil öppnar Kia-anläggning i Göteborg

Porsche vill bygga flygande bilar med Boeing

Ny tjänst bevakar servicebehovet

Se alla Företagens egna nyheter

Svårt att se i höstmörkret?

Transportföretagens Skolledarkonferens lyfter utmaningar

Så utför du effektiva däckbyten

29 oktober startar KTH-kursen Industriell limningsteknik

Vi presenterar Lazer Lamps första arbetsljusramp!

G A Lindberg renoverar labbet - Nya labbtjänster inom kort!

Utbildningsvecka hos RISE 2019: Fogning av multimaterial

G A Lindberg - föredragshållare på SSG Hydraulikdagar

Marknadens kanske minsta arbetsljus

Länkarmar till Tesla S och X - nu en del av Triscans sortiment

Smörjmedel för svåra förhållanden - Se här hur du uppnår en bergsäker produktivitet!

Vad är skillnaden mellan ren och modifierad sinusvåg?

Arbetsverktyg för att skydda personalen

Ett sortiment för allas behov

Brandklassade lim och ingjutningsmaterial för tåg enligt EN 45545-2

Sensorprogrammet har utökats med MAP-sensorer

G A Lindberg ChemTech söker en ny Miljötekniker till Stockholm

Seminarium om hantering och produktion vid ingjutning med polyuretan

Limma ”feta plaster” (Polyeten och Polypropylen) – Det här behöver du tänka på!

Välkommen till vår nya webbplats!

Är du den vi söker?

Arbetsmiljöverket undersöker kemiska risker i arbetet - bilverkstäder är en...

Så här rekommenderar vi på INFOFLEX DATA våra kunder att arbeta för att bli...

En säkrare arbetsdag för dig, medtrafikanter och medpassagerare.

3 sätt att undvika luftbubblor vid ompackning t.ex. lim, smörjfett & siliko...

Sänd till en kollega

0.159