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

Hon blir testförare för Continentals däck till Extreme E-serien

Den svenska racingföraren Mikaela Åhlin-Kottulinsky blir testförare för Continentals nya högprestanda-däck som utvecklas speciellt för den globala Extreme E-serien.

Jämtkraft blir Volkswagens energipartner

BIL Sweden i Almedalen 2019

Första WTCR-segern för Kristoffersson

Koldioxidutsläppen från nya bilar fortsätter att öka

Utsläppen av koldioxid från nya bilar i EU har ökat för andra året i rad. Det framgår av en rapport där Europeiska miljöbyrån publicerat sina preliminära data över koldioxidutsläppen för nya bilar och skåpbilar i EU samt Island, skriver TT.

Etanol är världens ledande hållbara drivmedel

Produktionen av hållbar etanol ökade med 7,7 procent 2018 och står nu för 73 procent av världsmarknaden för biodrivmedel. Kemi- och biodrivmedelsföretaget Sekab betonar att etanol har potential att kraftigt sänka utsläppen i Sverige och bidra till att fasa ut vårt oljeberoende.

Nyhetsbrev

Ta chansen – lär dig något nytt på Inspirationsdagen 100% Verkstad

Arkiv

Så har Lexus förbättrat led-lampan

Skarpare och starkare ljusbild är några av förbättringarna hos Lexus nya typ av led-strålkastare "Bladescan" som lanseras på RX-modellen i höst.

”Vi behöver er hjälp”

Förra våren visade Malmö kommuns miljöinspektörer oss hur de jobbar för att stoppa olagliga verkstäder. Nu uppmanar de branschen att bli bättre på att tipsa om oseriösa aktörer – och att inte anlita oseriösa företag.

KG Knutsson AB och Univar Solutions i samarbete

De lanserar ny bil och lyfter fram lokala näringslivet

”Däckhotellet är nyckeln till många jobb”

Därför exploderade vätgasmack

I början på juni skedde en explosion vid en vätgasmack i Norge. Nu har en utredning slagit fast olycksorsaken.

Framtidssäkra bilverkstaden på Automässan

​Frövi Bilservice kan leva vidare tack vare investeringsstöd

Bensinbolaget ville inte fortsätta verksamheten. Men Kenneth Johansson på Frövi Bilservice sökte stöd hos Region Örebro län och nu har han beviljats 800 000 kronor i investeringsstöd för att utveckla verksamheten med nya pumpar, datorer, kortläsare och cisterner för att fortsätta sälja drivmedel.

Semcon ska säkra framtida autonoma fordon

Semcon ingår ett nytt samarbete om funktionell säkerhet med en global fordonstillverkare. Projektet ska se till att framtidens självkörande fordon blir tillförlitliga med hjälp av kvalitetssäkrade systemlösningar.

Volvo i Kristianstad väljer DEKRA för verkstadskvalitet

Trux nyanställer efter starkt första halvår

Dendo Drive House - när den laddbara bilen får bestämma hur vi ska bo

”Dendo Drive House1” (DDH) från Mitsubishi innebär att bilar, hus och fasta elnät kommer att kunna kopplas samman. Ett ekosystem där hemmet tillsammans med bilen genererar, lagrar och delar elkraft, vilket gör att bilen blir en del av den elektrifierade infrastrukturen.

Motormagasinet söker reporter

Oljebar förenklar verkstadens arbete

Subaru har börjat utvecklat ny elbil

Genom att vidareutveckla sin plattform SGP kommer Subaru i ett joint venture ta fram en fyrhjulsdriven elbil med solid state-batterier. En första visning av bilen förväntas genomföras under OS i Tokyo nästa år.

Dahlgren vann på nya racingbanan vid Skellefteå

Johan Kristoffersson segrade i SM-rallyt Gästabudstrofén

Rallycrossvärldsmästaren Johan Kristoffersson, MK Team Westom, fick revansch för fadäsen i South Swedish Rally där han tvingades att bryta. Rallykarriären börjar ta sig för värmlänningen.

EM-förare kör Gästabudstrofén som genrep

Holland: Så mycket sänker elbilar vinsten

Verkstadskonceptet Quick Lane intar Europa

SFVF: ”Volvo borde informera brett”

KW Parts vill bli Europaledande på amerikanare

”Våga anställa de som inte passar in”

Mekonomen och Meca tar greppet om fleet-kunderna

MotorMagasinet på plats på Autopromotec i Bologna

Maptun stärker verksamheten genom tillväxtinkubator

Grundvattenbristen värst i Stockholms län

Ferrari har inlett året kanonstarkt

Snillrik hjullyft gör bytet enkelt

Se alla Företagens egna nyheter

HBA utökar med blåljus från Federal Signal

Vinn snygga jackor från ExxonMobil - Kom & tävla med oss på Borgeby Fältdagar

Nya arbetsljusramper 8000-serien

Tävla om snygga jackor från ExxonMobil på Borgeby Fältdagar & prata smörjmedel med våra experter!

Vad kan du om olika cyanoakrylat? Lär dig mer i vårt blogginlägg!

Kom och hälsa på oss på Borgeby Fältdagar 26-27 juni, monter E:32

Bilreklamens nyaste innovation!

LBM Autoparts på ReMaTec i Amsterdam

Sverigepremiär för användning av ElaProof!

Minimera driftstopp med FAG-hjullager.

Hjälp till att förhindra miljarder bedrägerier.

- Claes, en bilhandlare söker dig

Volkswagen Crafter - Anpassad fordonsbelsyning

Kolla in vår nya video om hur Plasmabehandling kan hjälpa dig att limma svårlimmade plaster lättare!

G A Lindberg ChemTech förvärvar delar av Edvard Schneidler och utökar vårt elektroniksortiment

Back-TV sats trådlös med kamera

Välkommen till LBM Autoparts Peter Wendel!

Heavy Duty Arbetsbelysning

Spegelskyltar höjer uppmärksamheten

LBM Autoparts tackar Helena Nordin för trogen tjänst!

Lazer - högpresterande extraljus

3 sätt att undvika luftbubblor vid ompackning till sprutor - t.ex. lim, smö...

Nya Luftbälgar till Range Rover L322

Säljstöd med integration till 4 finansbolag

Skötsel av skärvätska under semesterstopp - så här undviker du onödiga drif...

Sänd till en kollega

1.68