Forskare som vill väte som nästa generations rena energikälla utvecklar vätgasavkännande teknik som kan upptäcka läckage i vätgasdrivna fordon och tankstationer innan gasen blir till en explosion. Den vanligaste typen av vätesensorer består av palladiumbaserade tunna filmer eftersom palladium (Pd), en silvervit metall som liknar platina, absorberar lätt vätgas. Dock, Pd absorberar också lätt andra gaser, minska den totala effektiviteten hos dessa sensorer.
Alexander Gerbers forskargrupp vid Tel Aviv University genomförde nyligen en systematisk studie av vätedetektering med hjälp av Extraordinary Hall Effect (EHE) för att mäta vätemagnetiseringssvaret i kobolt-palladium (CoPd) tunna filmer. Teamet rapporterar resultaten i Journal of Applied Physics .
"Vi fann att upptäckt av väte med EHE verkligen fungerar med mycket hög känslighet, sa Alexander Gerber, en författare på tidningen. "Ett mål skulle vara att utveckla en kompakt EHE-enhet som är kompatibel med en standardmätningsmetod med fyra sondar för att förbättra gasdetektering genom en magnetisk typ av sensor med hjälp av spintronics-effekten."
Det växande fältet inom spintronics utnyttjar en elektronns spinn och dess resulterande magnetiska egenskaper. I huvudsak, EHE är ett spinnberoende fenomen som genererar spänning proportionell mot magnetisering över en strömbärande magnetisk film.
Annars känd som den avvikande Hall -effekten, EHE förekommer i ferromagnetiska material och kan vara mycket större än den vanliga Hall -effekten. Även om palladium har hög väteabsorptionskapacitet, det är inte ferromagnetiskt i sig. Så, forskarna lade till kobolt, ett ferromagnetiskt material vars magnetiska egenskaper påverkas av väteabsorptionen i CoPd -legeringar för att inducera EHE.
Forskarna förberedde fyra uppsättningar prover med tjocklekar av 7, 14, 70 och 100 nanometer med varierande koboltkoncentrationer och testade dem i en atmosfär med olika nivåer av väte upp till 4 procent. De fann att de tunnaste filmerna visade det största absoluta svaret på väte:Signalen ändras med mer än 500 procent per 1 procent väte.
"I praktiken, vi identifierade det känsliga utbudet av kompositioner, hur reaktionen på väte beror på sammansättning, och vad alternativen är för att använda sensorn, "Sa Gerber.
Gerbers forskargrupp håller nu på att registrera responstider och undersöka möjligheten att släppa ut väte efter exponering så att sensorer kan återanvändas. Forskarna planerar också att utforska sätt att förbättra vätgas selektivitet och anpassa deras teknik för selektiv detektering av andra gaser.
