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

VW ID 3 kan försenas av mjukvaruproblem

Ansiktslyft för Anderstorp

Det händer saker på den gamla F1-banan på torvmossen utanför Anderstorp. Inför årets DTM-race 12-14 juni kommer man att renovera både högt och lågt.

Sätt fingeravtryck på din nya Porsche

Porsche erbjuder kunden att göra sin nya 911 verkligt unik. Sportbilsbjässen har tagit fram teknik för att spruta bilder på bildelar, till att börja med den nyblivne ägarens fingeravtryck.

AkzoNobel levererar bättringsfärg till BMW

Continental startar podcast

Inzile ökar produktionen och säkrar avtal med Bosch

Ser en stor efterfrågan på sin första modell. ”Begränsningen ligger helt i vår produktion.”

Nyhetsbrev

Världspremiär för helt nya VW Caddy

Arkiv
1

Större andel stulna bilar försvinner

Antalet bilar som stjäls minskar. Men de som försvinner för gott utgör en allt större andel.

Plus

Tema Sommardäck: "Bra däck är bättre än ett säkerhets-bälte"

Plus

Tema Sommardäck: Klarar däcken kraven är de godkända

Gordon Murrays senaste är en Poké-boll

Det var kanske inte vad vi väntade oss av en geniförklarad Formel 1-konstruktör. Men Motiv är en ensitsig, självkörande elbil

Plus

Tema Sommardäck: Kunskap en faktor för däckförsäljning

FKG: beslut om korttidsarbete bedöms komma snart

I förra numret av Motormagasinet skrev vi om branschorganisationen Fordonskomponentgruppens arbete för att få ett beslut om korttidsarbete och kompetensutveckling. Nu är FKG övertygade om att ett lagförslag i frågan klubbas igenom i riksdagen inom kort.

Första omcertifieringen för MBC klar

Transportstyrelsen polisanmäler fuskande gymnasieskola

Framtidsgymnasiet i Kristianstad har polisanmälts av Transportstyrelsen. Anmälan gäller osant intygande.

Plus

Tema sommardäck: Compilator lanserar webbshop för däckbranschen

Plus

Falska körkort utmanar bilbranschen

Var tredje minut sker ett bedrägeri i Sverige kopplat till id-kapning och många hemsidor erbjuder försäljning av falska körkort. Dessutom är det svårt att identifiera ett förfalskat körkort utan en så kallad id-scanner. Detta utmanar bilbranschen – eftersom falska körkort används vid exempelvis provkörningar.

Ny rapport varnar för stora brister i fordonskontrollen av miljö- och säkerhet

Däckmässan i Köln 3D-printar däck

Slutspurt gav Europa plus i bilförsäljningen

AkzoNobels färger åter på McLarens F1-racer

Opel åter till Japan

Debatt: Utmaningar och möjligheter inom service-eftermarknaden

Ledare #7: Ordförande Li städar upp

SFVF satsar på handlarutbildning

Evans dominerade i rumphugget Rally Sweden

Utredning från Svebio för mer biodrivmedel

Ola Källenius: stora förändringar väntar Daimler

Engagerad personal finns bland bilföretagen

Haldex anmäler sin största ägare till EU

Ledare #6: Bilbranschens förkylning kräver rätt medicin

Krav på laddplats vid parkeringsbyggen

FKG: Snabba upp beslut om flexibelt korttidsarbete

Däckverkstäderna kränger budgetdäck – tänker inte på säkerheten

Volvos vinst ökar – då får anställda bonus

Volvo Cars backar i Kina och Sverige

Se alla Företagens egna nyheter

INFOFLEX FORDON - Integration Crediflow

Förstår du värdet av en avgasanalys?

Nu kan du ta kontroll över ditt arbetsljus!

Limpistol till 2-komponentslim - allt du behöver veta!

Möt oss på Underhållsmässan - Prata Smörjmedel & Lim

Ge din lastbil, transportbil eller släp ett extra lyft!

E-mobilitet på fordonseftermarknaden

Vi utrustar Mercedes nya framtidsanläggning!

En banbrytande adaptiv extraljusramp från Lazer Lamps!

Limma EPDM – så väljer du rätt lim till etenpropengummi

Vinnare utav en MegaVac Prime, Vindrutereparationsutrustning

Produktnyhet från Purflux! AHC534

Fler tjejer söker transporttekniska utbildningar

Nu har vi ny hemsida!

PURFLUX uppdaterad app

PSST... personligt, smidigt, skräddarsytt och tryggt

Produktnyhet från Purflux! L1050

Kurs inför nycertifiering inom F-gas kat. V

Kia Stinger avtagbar dragkrok från GDW

Vad är ett ljushärdande lim? och Hur fungerar ett UV-lim?

Jeep Renegade avtagbar dragkrok

IT-system med tillgång till alla bilmärken och 100% garanti.

Transportföretagen söker stjärnor till Yrkes-SM!

Hjullager med drivaxel för Sprinter och Crafter

Kan jag använda ett gammalt lim?

Sänd till en kollega

0.109