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pte20210503001 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Sensor verhindert Wasserstoff-Explosionen

Experten der University of Georgia sehen Einsatzoptionen von Autos bis zu Kernkraftwerken


Wagen mit Wasserstoff-Brennstoffzelle (Foto: Florian Kropshofer, pixabay.com)
Wagen mit Wasserstoff-Brennstoffzelle (Foto: Florian Kropshofer, pixabay.com)

Athens/Savannah River (pte001/03.05.2021/06:00) - Forscher der University of Georgia http://uga.edu haben am Savannah River National Laboratory http://srnl.doe.gov einen Sensor entwickelt, der kleinste Lecks in Wasserstofftanks in Rekordzeit meldet und E-Autos mit Brennstoffzellen noch sicherer machen soll. Der Clou: Der Sensor kommt ohne Elektronik aus, sodass unabsichtlicher Funkenflug, der eine Explosion auslösen kann, unmöglich ist. Es handelt sich um ein optisches Messverfahren.

Wasserstoff trübt Metallfolien ein

Der Sensor basiert auf Veränderungen in Metallschichten, die so dünn sind, dass sie Licht durchlassen. Die Folie, die für den Sensor verwendet wird, besteht aus Palladium und Kobalt. "Alle Metalle neigen dazu, Wasserstoff zu absorbieren", sagt der leitende Wissenschaftler George Larsen. Dadurch verändere sich die Durchlässigkeit für das Licht einer Leuchtdiode. Diese kleine Differenz werde im Bruchteil einer Sekunde von einem Detektor erfasst, der einen optischen oder akustischen Alarm auslöst. "Mit der Auswahl und Dimensionierung der Folie konnten wir die Empfindlichkeit und Schnelligkeit der Erfassung einstellen", so Larsen.

"Unsere optischen Nanosensoren erkennen bereits zwei Atome Wasserstoff in einer Mio. Fremdmoleküle", ergänzt Tho Nguyen, Assistenzprofessor an der Hochschule. Damit seien sie 50 Mal empfindlicher als andere optische Wasserstoffdetektoren. "Die Reaktionszeit unserer Geräte liegt bei 0,8 Sekunden", weiß Nguyen. Das sei 20 Prozent schneller als beim besten Konkurrenzsensor. Zudem koste eines nur ein paar Dollar, wenn es in Serie hergestellt wird, glaubt der Forscher.

Kontrolle von Wasserstoff-Pipelines

Wasserstoffsensoren werden nicht nur in Autos eingesetzt, sondern in vielen Bereichen der Industrie. In Kernkraftwerken etwa sind sie in großer Zahl im Einsatz, um Explosionen zu verhindern, ebenso in der chemischen Industrie, die einen großen Bedarf an Wasserstoff hat. Sollte sich das energiereiche Gas durchsetzen, könnten die Sensoren auch zur Überwachung von Pipelines und Verdichterstationen eingesetzt werden.

(Ende)
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