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

Biltema släpper två nya kataloger

Kampen om guldet hårdnar i TCR Scandinavia

Mattias Andersson och Tobias Brink tog hand om varsin seger i två tuffa TCR Scandinavia-tävlingar på Gelleråsen Arena, där incidenter påverkade båda titelrivalerna Andreas Wernersson och Robert Dahlgren.

Patrik Flodin befäste ledningen i Rally-SM

Rallysporten går en ny vår till mötes i Sverige med ett allt starkare och intressantare mästerskap.

Volvo chocksänker bytesintervall för remmar

Drivremmar problembarn för Volvo

Volvos problem med motorer som riskerar haverera på grund av rembrott har visat sig vara omfattande, och Volvo har fortfarande inte vidtagit alla nödvändiga åtgärder för att minimera riskerna för bilägarna.

Godkänd Bilverkstad blir tvingande när kommun gör upphandling

Kunskapen om Godkänd Bilverkstad sprider sig och nu har Sundsvalls kommun beslutat att i sin upphandling av verkstäder kräva att verkstaden ska vara ansluten till SFVF och/eller MRF och därmed också Godkänd Bilverkstad.

Nyhetsbrev

Handlare har inte koll på Volvos nya bytesintervall

Volvo Cars information om kortade kamremsbytesintervall når inte ut till fria verkstäder och inte ens till Volvo-auktoriserade handlare. Många bilköpare riskerar därför att få en otrevlig överraskning när det är dags för första servicen.

Arkiv

Ny säsong av Bilprovningen på TV3

Sasha Selipanov blir ny designchef på Koenigsegg

Koenigsegg Automotive har utsett Alexander (Sasha) Selipanov till ny designchef. Han har en bakgrund från Volkswagen, Lamborghini, Bugatti och Genesis.

McDonald's nya skylt för elladdning

Kvdbil-rapport visar på försäljningsras av begagnade bilar under 2019

Försäljningen av begagnade bilar fortsätter att minska. Under andra kvartalet 2019 föll försäljningen med cirka 6,1 procent jämfört med samma period i fjol. Samtidigt har lagren av begagnade bilar minskat hos bilhandeln. Det visar ny statistik från bilförmedlaren Kvdbil.se.

Chef-intervju: Mikael Backteman, Boier Bilverktyg

Egentligen hade han tänkt lämna branschen och göra någonting helt annat. Men ödet ville annorlunda. Nu är Mikael Backteman vd för Boier Bilverktyg.

Intresset för rally ökar – juniorboom i Rally-SM

Årets Verkstad kommer till Inspirationsdagen 100% Verkstad

Vinnare från MotorGalan tävlar i Yrkes-VM

Anna Widholm, lackerare vid Möller Bil i Västerås och vinnare av Årets Lackerare vid MotorGalan 2018 är en av de tävlande från fordonsbranschen vid Yrkes-VM i ryska Kazan. Den andre tävlande från fordonsbranschen är Oscar Thulin, Toveks Bil i Lund som tävlar i Bilskadeteknik.

Begagnatköpen ökade med 42 % under juli med VW Golf i topp

Lackerare efterlyses till MotorGalan

Den 14 november är det dags för Motorgalan 2019 på Berns Salonger i Stockholm. Då ska vinnare i 13 olika kategorier få sina priser. Det är hög tid att nominera till de olika kategorierna. Vi skulle gärna se att fler nomineras, bland annat till kategorin Årets Lackerare.

Northvolt har börjat rekrytera till batterifabriken i Skellefteå

Nu ska fordonsbranschen utbilda i batteri- och elbilsteknik

Den svenska fordonsbranschen ska utbilda 10 000-tals svenska anställda för att inte Sverige ska hamna på efterkälken inom elbilar. Risken är att Kina och Tyskland konkurrerar ut Sverige, uppger Ekonomiekot.

Antal elbilar ökar och det är Tesla Model 3 som driver på

Samtidigt som effektfrågan debatteras flitigt fortsätter antal laddbara bilar att öka. Tesla Model 3 fortsätter att driva beståndsutvecklingen bland elbilarna. Nya studier visar emellertid att stora ökningar av elbilsbeståndet kan göras utan att ytterligare nätkapacitet behöver byggas ut.

Mopedens dag en folkfest i norr

Nu är det dags att nominera till MotorGalan

Den 14 november är det dags för MotorGalan 2019 på Berns Salonger i Stockholm. Då ska vinnare i 13 olika kategorier få sina priser. Men innan dess är det dags att nominera till de olika kategorierna. Den 13 augusti är sista dag att nominera.

Ytterligare 200 bilåterförsäljare väljer DEFAs Installerat & Klart

HBA Fordonsteknik AB presenterar liten, lysande nyhet

Stabil arbetsbänk med säkert fotfäste

Digital batterimätare för 12- och 24-volts batterier

Nystart i MSB:s arbetsgrupp för metan och vätgas

Se alla Företagens egna nyheter

Unikt kombinationsljus

Drivaxel till Peugeot 207

Nyhet! Batterilös startbooster: GYS Startronic 800.

Ny drivaxel till Mazda 3

Snabba svar om snabblim

Vridmoment omvandlare till automatväxellådor

INFOFLEX FORDON - Integration Fortnox

Vi ses väl på Trailer Trucking Festival?

Vi fortsätter att sponsra Solvatten

Nyhet - Carbon serien från Lazer Lamps

Nytillverkade turboladdare

Kom ihåg att riskbedöma bilvårdsprodukter och andra kemikalier

Korrekt bromsprov för personbilssläp med påskjutsbroms

Är du driftansvarig, underhållschef, smörjare, inköpare..? Missa inte Mobilskolan i September!

Behöver du en produktlösning med DT-kontakt?

Ljusinställning - ACVLJN5413

Välkommen på Seminarium om ingjutning av elektronik med WEVO den 14-16 oktober 2019.

Uppdaterad produktkatalog

Ny drivaxel till Hyundai och Kia

Sogefi OE leverantör till "årets motor" från Ferrari

Hårdtest av UV-Triple+, Den svensktillverkade härdlampan för bilglasreparat...

Unikt kombinationsljus

Hjulinställning - ACTIA 3DLite

Fokus på verkstäder: Bli redo för besök från Arbetsmiljöverket

Nytt effektivt sätt att kolla oljemängden i faten!

Sänd till en kollega

0.11