日本开发出利用光能在柔性材料上低温形成氢薄膜传感器的技术

环境能源 2018年12月07日
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日本芝浦工业大学新开发了一种技术,通过利用光能,可以在温度比原来更低的环境下,在柔性材料上形成检测氢气的薄膜。

在新一代燃料电池车等使用的能源中,不排放二氧化碳的氢能源作为清洁能源备受关注,被广泛应用于燃料电池车和太空用途等。但另一方面,由于氢的反应性比较高,在空气中的浓度超过4%就存在爆炸的危险。此前一直采用检测气体泄漏等的半导体式传感器检测氢气浓度,不过还存在一些需要解决的问题,比如能简单且有选择地检测微弱浓度变化的方法很少、可形成传感器的材料有限等。

日本开发出利用光能在柔性材料上低温形成氢薄膜传感器的技术
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此次开发的技术通过结合光能和传感器原料涂膜,能在柔性材料上轻松制作氢反应性薄膜,由此,可在加氢站和工厂等作为检测空气中的微量氢浓度的传感器使用。另外,该技术还有望作为对张贴场所和形状没有要求的柔性传感器,用于柔性电子领域。

薄膜的制作方法如下,首先制备作为氧化钨原料的溶液,氧化钨是一种能选择性地检测氢的物质,然后在作为基板的有机薄膜上印刷和涂布。向涂布位置照射光能,即可低温形成厚度为亚微米级别的薄膜。通过利用光能低温形成薄膜,在通常会因加热处理而熔化的有机薄膜上也可以形成传感器。另外,通过改良传感器的结构,还提高了性能。

检测到氢之后,薄膜的颜色会随着氢的浓度由淡蓝色逐渐向深蓝色变化,目视即可确认这种变化,同时还能进行定量检测。此外,薄膜具备可逆性,氢气消失后会恢复原来的颜色(无色透明),能重复使用。

日本开发出利用光能在柔性材料上低温形成氢薄膜传感器的技术

今后将以应用于柔性材料为目标继续推进开发

文 JST客观日本编辑部

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