Enligt många forskare, den föreslagna väteekonomin, positionera väte som den viktigaste bäraren av hållbart genererad energi, är en oundviklig utveckling. Tyvärr, användningen av väte innebär vissa risker, eftersom det är brandfarligt och svårt att upptäcka. Pålitliga sensorer för att indikera närvaron av väte är därför ett viktigt inslag i framtidens väteekonomi. Forskare vid Utrecht University, TU Delft och European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble har nu utvecklat en sensor som ändrar färg när den utsätts för väte.
Forskningen som forskarna beskrev i sin publikation i Naturkommunikation fokuserar på kombinationen av de kemiska elementen yttrium och zirkonium, två så kallade "övergångsmetaller". Den största fördelen med denna komposit är att materialet ändrar färg när det absorberar väte, och färgförändringen beror på mängden väte som absorberas. Därvid, forskning om övergångsmetaller har tagit fram en vätesensor som kan avläsas med blotta ögat.
Sensorn kan tillverkas som en remsa som fästs på platser där vätgastrycket mäts, vilket gör det lättare att upptäcka läckor eller mäta om vätgastrycket i en installation är tillräckligt högt.
Principen bakom den nya sensorn är att atomerna som utgör metallnätstrukturen måste ge plats för upptag av väte. Detta kräver en viss mängd energi. Ju mer energi som behövs för denna process, desto högre måste vätgastrycket vara för att processen ska kunna äga rum. Mängden väte som absorberas av materialet bestämmer i vilken grad det reflekterar ljus och därmed ändrar färg.
Med sin forskning, forskarna har visat att trycket vid vilket väte lagras och frigörs i ett rutnät av yttrium och zirkonium kan justeras exakt genom att välja ett specifikt förhållande mellan de två metallerna, vilket också ändrar mängden energi som behövs. Detta innebär att sensorns känslighet kan bestämmas genom att välja ett visst förhållande mellan yttrium och zirkonium, möjliggör mätning av tryck mellan 0,1 mbar och 10, 000 mbar.
Vätgasdrivna bilar
Resultaten av denna forskning kan ha en effekt på lagringen av väte för användning i fordon. "Just nu, väte lagras i 700 bars cylindrar, " säger prof. Bernard Dam från TU Delft. "Helst, vi skulle vilja lagra väte i en lättmetall, såsom magnesium. Tyvärr, jämviktstrycket för magnesium är alldeles för lågt, vilket innebär att det inte ger tillräckligt med vätgas för att driva en bränslecell."
Forskarna tror att det kan vara möjligt att tillsätta en övergångsmetall till magnesiumet för att öka jämviktstrycket till minst 1 bar. Detta skulle göra magnesium till en lämplig lagringsmetall, och ett lättare alternativ till de cylindrar som för närvarande används. Ytterligare forskning behövs för att avgöra om denna idé är genomförbar.
